科学家与耐心资本如何破解可控核聚变五十年难题

AI的尽头是能源，这句话如今已是行业共识。那么，能源的天花板究竟在哪？很多人将目光投向了核聚变，视其为终极答案。

我国的“新一代人造太阳”——“中国环流三号”装置，已经实现了离子温度1.2亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的“双亿度”突破，聚变综合参数达到了10的20次方量级。目前，该装置正按计划进行全面升级，目标是在2027年首次实现燃烧实验。

与此同时，位于合肥的紧凑型聚变能实验装置（BEST）项目也在去年10月取得关键进展，其首个核心部件杜瓦底座成功安装就位。BEST采用高、低温混合超导托卡马克技术路线，旨在国际上首次验证在真实燃料环境下实现净能量输出，演示核聚变发电。乐观估计，到2030年，我们或许就能见证由核聚变点亮的“第一盏灯”。

“实验室里的第一度电，大约五年就能实现，而且很可能就在中国实现。”复旦大学现代物理研究所教授许敏日前指出。当然，从发出第一度电，到上游供应链成熟、成本大幅下降，直至获得廉价的聚变电能，这中间还需要一个合理的过渡期，二十年或许是一个现实的时间尺度。

当前，业界对核聚变的发展情绪时有波动，有人过于乐观，也有人过于保守。在许敏看来，这两种倾向都不可取。更重要的是设定合理目标、实事求是，不能只停留在蓝图规划上，必须拿出真正经得起检验的硬核成果。而在这个过程中，耐心资本的坚定支持，变得不可或缺。

托卡马克“冰火两重天”

两个轻原子核结合成一个较重的原子核，并释放出巨大能量——这就是核聚变。在未来产业的版图中，可控核聚变无疑独树一帜。上海国投公司科创总监、上海科创集团董事长朱民分析，可控聚变的原理在理论上已被充分验证，真正的难点在于工程化落地，这涉及到材料、装备、核心技术和算法等一系列复杂挑战。

目前，磁约束聚变和惯性约束聚变是两大主流技术路线。瞬间释放巨大能量的激光核聚变是惯性约束的代表，而追求稳定、持续反应的磁约束聚变则衍生出托卡马克、仿星器等多种方案。尽管路径迥异，但目标一致：为人类提供充足且清洁的能源。

其中，托卡马克装置是全球磁约束聚变研究中最主流、进展最快、也最有希望实现商业化的方案。它利用强磁场来约束高温等离子体，其原理就像用一个无形的“磁笼”，将上亿摄氏度的等离子体“关”在有限空间内，以维持聚变反应持续发生。

托卡马克装置。

一台托卡马克内部，堪称“冰火两重天”：一方面，通过微波和中性束加热，将燃料等离子体维持在上亿摄氏度的极端高温；另一方面，又必须依靠低温系统，让高温超导磁体在零下200摄氏度甚至更低的极寒环境中运行。

这种极端的温差环境，对工程能力提出了极限考验。装置的可靠性、运行的稳定性、建设与运维的成本控制，每一环都是硬骨头。拆解来看，挑战渗透在无数工艺细节中：高温超导带材的绕制技术、关键零部件的制造工艺、特种材料的加工，以及运行控制的智能化水平，都直接决定了装置的成熟度。

许敏进一步解释，高温超导带材是磁体的基础，其核心是在仅约两微米厚的薄层中承载数百安培的电流。目前的技术虽已能实现这一目标，但要承载上千甚至数千安培的电流，带材配方的优化仍需借助AI辅助设计和大量测试。未来，聚变电站需要7*24小时不间断运行，高度智能化的控制体系至关重要。这意味着必须完善数据测量硬件，发展先进的数据分析方法，用高质量数据训练专用模型，并推动电气工程接口的标准化与模块化。AI将在此扮演关键角色，负责分析海量实验数据、沉淀决策逻辑，助力攻克关键科学难题。

“非主流”的氘-氦3路线

与主流的氘-氚聚变路线不同，复旦大学聚变团队选择了一条“非主流”路径：氘-氦3聚变。用许敏的话说，这是为了找到自身定位，与国家主流路线形成互补，成为磁约束聚变研发的前沿探索阵地。

选择这条路线，主要是为了规避氘-氚路线的两大固有难题，而这两大难题都与“氚”有关。其一，是氚的自持问题。氚的半衰期较短，自然界中存量极少，电站必须一边燃烧氚，一边生产更多的氚以满足自身需求，同时还要严防泄漏。其二，是材料损伤问题。氘-氚反应产生的高能中子会对堆结构材料造成严重辐照损伤，通常需要建造一米多厚的厚重屏蔽层。

因此，材料问题成了氘-氚路线必须攻克的卡点——要么研发出能在极端环境下长期服役的碘伏性材料，要么就选择一条无中子或低中子的技术路线，从根本上绕过这个难题。

许敏团队主导成立的东昇聚变，正是选择了后者。由于氘-氦3聚变几乎不产生中子，因此无需昂贵的厚重屏蔽层，装置可以做得更紧凑。这为建设基于高温超导强磁场的小型化聚变电站创造了条件，使其能够更灵活地部署在城市或数据中心附近，减少远距离输电的损耗。

复旦大学现代物理研究所教授许敏。

“未来，如果两条路线都成功了，完全可以形成一体化的供电网络。”许敏描绘了这样的图景：在远离城市的地方，修建采用氘-氚燃料的大型聚变电站；在靠近负荷中心区域，则布局氘-氦3紧凑型电站。两者优势互补。有趣的是，氚衰变的产物正是氦3，因此运行氘-氚电站本身，就能为氘-氦3路线提供燃料来源。

当然，这颗“果实”并非唾手可得。氘-氦3路线同样面临高温超导磁体工艺成熟度、装置控制运行以及更高反应温度下的热量排出等严峻挑战。东昇聚变计划用十年左右时间，通过建设三代装置，最终实现氘-氦3聚变净能量增益（Q值）大于1的目标。其第一代装置“晨光”，将重点验证高温超导强磁场磁体在实际运行中的可靠性与稳定性，同时作为“聚变AI数据工厂”，为优化物理模型和实现智能化控制积累海量真实数据。

“晨光”聚变装置。

必须清醒认识到，实现Q>1距离廉价、无限的聚变能源仍有巨大鸿沟。但许敏强调，这是科学研究必须跨越的第一道门槛。由于避开了中子辐照材料和氚管理的难题，一旦氘-氦3路线实现Q>1，其后续的工程化和商业化道路可能会顺畅许多。

“我最不希望看到，等到我退休那天，聚变技术的进展跟今天相比没什么两样。”为了打破可控核聚变发展半个多世纪以来“工程化难”的困局，让进程跑得更快些，许敏决定走出实验室，投身创业。然而，资金、股权、运营……这些商业世界的课题对他而言是全新的挑战。幸运的是，上海国投及旗下未来产业基金、上海科创集团的深度孵化，为这段征程提供了坚实的支撑。

敢于“撒第一把米”

2025年7月，由复旦大学磁约束聚变团队主导的东昇聚变在上海成立。其背后，是复旦大学、上海国投旗下上海未来产业基金、海桐国际创新中心、中科创星、启盈同创等机构的共同支持。有了上海国投的背书，市场化资金逐渐有了信心，带动了更多资本注入。许敏常感慨，没有国资的扶持，连人才引进都不会如此顺当。

目前，上海在可控核聚变领域已经形成了一套结构性、生态化的打法。朱民介绍，随着中国聚变公司落地上海，围绕不同技术路线和产业链环节，上海已投资布局了东昇聚变、星环聚能、能量奇点等多个聚变团队，以及上海超导、上创超导、翌曦科技等供应链企业。可以说，一个全栈式、系统性的聚变产业生态正在上海成形，未来有望实现“上下游就是上下楼”的紧密协同格局。

上海的资本“工具箱”也足够丰富。上海国投旗下未来产业基金、上海科创集团等平台覆盖企业从天使轮到IPO的全生命周期，能为聚变产业提供持续资本支持。它们通过搭建产业链党建联盟等方式，勇于为有潜力的早期企业“撒下第一把米”。

上海国投公司科创总监、上海科创集团董事长朱民。

“国资最大的使命，就是勇于撒这第一把米。”朱民直言，碘伏性创新需要一环接一环地验证，传统社会资本往往习惯等到技术路径收敛、态势明朗后再入场。但国有资本不能走“等着看、零星投”的老路。“如果国资都不率先承担风险、播下种子，这片生态可能就无法形成，一条有希望的技术路线也可能中途夭折。”

“国有资本必须在关键时刻迅速补位，坚定站在科技创新第一线，敢于押注、敢于出手。”朱民表示，如今，在国资的“引流”下，核聚变产业已形成强大推力，各类资本唯恐踏空。正是这种紧迫感，催生了聚变生态的快速生长。“也许技术路径还会遇到波折，但我们并不畏惧。只要生态、氛围和产业链搭建起来，国资的战略任务就基本实现了。未来企业遇到具体困难，国投系的资本集群会系统化地帮扶解决。”

创投机构将资金像种子一样播撒给早期企业，而聚变企业接过“种子”后，并非攥在手里，而是继续投向上下游供应链，用订单和技术驱动整个产业链协同发展。

“如果一度电的成本超过10元，聚变能源将毫无竞争力。所以，供应链的重要性不亚于主机装置，长远看，供应链决定聚变的价值。”许敏强调，行业发展不是零和博弈，越开放才能成长得越快。只有行业整体向好，个体企业才能真正受益。从Q>1，到发出第一度电，再到实现“一毛钱一度电”的愿景，聚变还有很长的路要走。装置的可靠性、稳定性、建设和运行成本，都需要长时间积累。高温超导带材如何降本，高功率回旋管、中性束加热等关键技术如何突破，这些都需要持续的科研投入和全产业链的协同攻坚。

携手打破“永远50年”困境

“核聚变的第一度电什么时候来？我认为不远了。实验室里的第一度电，大约五年就能实现，而且很可能就在中国。”许敏再次重申了他的判断。而从第一度电到供应链成熟、成本降至民用水平，或许还需要二十年左右的时间。

“虽然无法精确预测商业化何时实现，但进程无疑已大大加速。过去人们总调侃核聚变‘永远还有50年’，但这一次，情况可能真的不同了。”上海未来产业基金总经理魏凡杰指出，一个显著的变化是，风险投资正大规模进入基础科研领域，投入总量已远超以往高校或科研院所获得的常规经费。过去，一个科研机构十年也未必能拿到20亿元聚变研究经费；而今年，仅聚变领域几家初创公司的融资总额就有望突破这个数字，资金的使用效率也大幅提升。

上海未来产业基金总经理魏凡杰。

魏凡杰分析，风险投资向前沿探索，基础科研向应用靠拢，两者之间的界限正在模糊。AI的介入极大加速了科研迭代，而优秀人才的持续涌入，特别是具备“AI原生”思维的年轻人加入聚变领域，将带来更前瞻的想法，重塑整个行业的研发模式。

“对个人而言，50年近乎一生；但在人类文明的长河中，50年不过一瞬。不能因为路途遥远，就放弃出发。”朱民坦言，业界对核聚变是否过热存在担忧。科学研究本就充满不确定性，不同技术路径尚未收敛，谁能最终走向工程化应用仍是未知数。但必须清醒认识到，这条赛道关乎国家战略命脉，国资责无旁贷。随着人工智能的助力、工程化验证能力的提升以及技术路径的逐步收敛，人类与“聚变永远50年”这个魔咒之间的距离，正在被不断拉近。

“今天的成熟产业，就是昨天的未来产业。如果对未来的科技没有信心、没有热爱，我们将永远止步不前。因为相信，所以看见。而相信的前提，是不要三心二意。”朱民最后总结道，“国资作为最坚定、最耐心的助力者和陪伴者，始终愿意与那些看得见未来、怀有信心、步履坚定的科学家和团队站在一起，共同缩短创新的距离，降低创新的难度。”