追赶2030发电目标：“人造太阳”竞速
瀚海聚能的第一代直线型场反位形聚变装置。南方周末记者赵继林｜摄 6月初的成都，空气里浮动着湿热的气息。龙泉驿区一处略显空旷的车间，一个长达20米的庞然大物静静地横卧在厂房中央，远远望去，像一个巨大的哑铃。 这台被命名为HHMAX-901的装置，是核聚变公司瀚海聚能的第一代直线型场反位形聚变装置，其作用是形成高温等离子体，完成装置点亮，为后续场反实验奠定基础。49岁的公司创始人项江站在装置旁向南方周末记者介绍它的由来。 一年前，这台装置的主机成功建成，并首次实现了等离子体点亮。HHMAX-901造价约2亿元，远低于传统托卡马克装置，但电源系统、高功率开关、亚微秒级控制等核心技术仍待突破。 2022年底，项江在成都创办了瀚海聚能。此前，他先后在中国科技大学、中国工程物理研究院北京应用物理与计算数学研究所从事了二十余年核聚变研究，参与过磁约束聚变装置托卡马克、激光惯性约束核聚变等项目课题。 按照项江的规划，瀚海聚能计划在2030年左右建成数十兆瓦量级的核聚变示范电站，为小型高耗能业主供电。目前时间紧迫，第一代装置承载的，不仅是一家企业的技术验证，更是一条差异化路线的生死考验：能否用小型化、低成本走通商业化聚变之路？ 可控核聚变，即模仿太阳或其他恒星的发光发热原理，在地球上安全、持续地实现两个较轻的原子核（如氢的同位素氘和氚）结合成一个更重的原子核，从而释放出巨大能量的过程。其关键在于“可控”二字，意味着人类能够以约束、稳定的方式驾驭这种能量释放，而不是像氢弹那样瞬间爆炸。 不只成都，在上海、安徽合肥和河北廊坊等地，类似的“人造太阳”实验装置正在被一个个建造起来。 AI驱动能源需求飙升 资本对产业赛道的加码热度空前。 据南方周末记者不完全统计，仅6月以来，中国国脉聚能、聚合聚变、星能玄光、东昇聚变、超磁新能、瞬原科技等多家核聚变初创企业相继披露大额融资；美国场反位形（FRC）路线聚变装置公司Helion Energy完成4.65亿美元G轮融资，投后估值高达155亿美元。 “2025年以来的这一轮核聚变投资热潮，背后的驱动因素之一，是AI对更高能量密度能源需求的飙升。”联想之星合伙人高天垚对南方周末记者说，突破方向指向原子核层面（核能）的能量释放。联想之星是中国最早系统性布局核聚变赛道的投资机构之一。 行业按下的加速键始于2021年11月，美国核聚变公司Helion宣布获得5亿美元融资，投资人包括OpenAI创始人萨姆·奥尔特曼（Sam Altman）、Facebook联合创始人达斯汀·莫斯科维茨（Dustin Moskovitz）等，并与微软签署2028年前的供电协议。 一个月后，由麻省理工学院（MIT）等离子体科学与聚变中心孵化而来的Commonwealth Fusion Systems（CFS），宣布拿到超过18亿美元B轮投资，成为史上可控聚变获得的最大一轮融资，其目标是在2030年之后建设第一座核聚变发电站。 “这笔融资一下子引爆了全球的核聚变圈子。”项江马上意识到，创业时机来了。但之后行业融资接近冰点，“创业者们担心国家是否会放开监管，允许民营企业去做聚变这个方向”。 2025年底，核聚变能被写入“十五五”规划成为另一重催化剂。2026年1月，《中华人民共和国原子能法》正式施行，国家在法律层面明确鼓励和支持可控聚变能研究，为这一前沿颠覆性技术的加速发展打开了新的制度窗口。 核聚变的理论已经相当丰富。1957年，英国科学家劳森（Lawson）经过计算，得出一个被称为“劳森判据”的公式。劳森判据给出了核聚变点火的条件，即当核聚变燃料的温度、密度和约束时间三者的乘积大于一个特定的值时，就可以发生核聚变反应。 核能的释放主要有两种途径：现有核电站采用的是核裂变技术，在较重原子核分裂为较轻原子核过程中获得能量；而核聚变反其道行之，将较轻原子核聚合为更重的原子核，模拟包括太阳在内的宇宙恒星以核聚变原理发光发热。 核裂变燃料有限、废料难处理，迟早会面临枯竭。此外，核裂变的危险来自“链式反应失控”和“长寿命废料”，而核聚变没有链式反应，反应条件一旦不满足就会立刻终止，安全性远超核裂变。 可控核聚变要么通过压缩聚变燃料至极高密度来实现，走以激光器、Z箍缩装置等为代表的惯性约束路线；要么将燃料加热至上亿摄氏度高温，形成等离子体气体，从而发生聚变反应，走以托卡马克、仿星器、 场反位形（FRC）等装置为代表的磁约束路线。目前国内两类路线均有创业公司出现。 项江的瀚海聚能是中国第四家商业核聚变公司，也是第一家走FRC技术路线的民营聚变商业公司。 据《中国能源报》2026年2月统计，2015年以来，中国先后创立近二十家聚变能创新公司，80%为民营企业。这些企业中，目前至少有10家获得融资，公开融资总额超过200亿元。 “几个月估值就能翻一倍。”一位不愿具名的核聚变创业者告诉南方周末记者，在如今的核聚变赛道，几位核专业领域的博士联合出来创业，动辄就能拿到数千万元的融资，“往往是创业者在筛选投资人”。 2026年6月26日，安徽合肥，紧凑型聚变能实验装置（BEST）正在建设中。该装置作为全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）的后续项目，将在第一代装置的基础上，首次演示聚变能发电。视觉中国/图 “剑走偏锋” 在科技圈，流传着一个残酷的冷笑话：可控核聚变是未来的能源，而且它永远属于未来。 自1952年第一颗氢弹引爆以来，各国都在尝试将核聚变技术用于发电，但无一成功。1985年，时任美国总统罗纳德·里根与苏联领导人戈尔巴乔夫倡议各国合作建造核聚变反应堆——即目前正在法国兴建的国际热核聚变实验堆（下称ITER）。 ITER是史上最大托卡马克装置，旨在验证大规模聚变能源的科学和工程可行性。在历经苏联解体等变故之后，ITER项目终在2006年启动，耗资超过200亿美元，由欧盟、中国、美国、俄罗斯、印度、日本和韩国七方参与出资，原计划2016年建成并开始运行，现推迟至2030年之后。 实现可控核聚变的前提是将聚变燃料加热至上亿摄氏度，使其成为等离子体，并将其约束在有限空间内足够长时间，而由于没有实体容器能耐受如此高温，主流方案是利用强磁场来约束带电的等离子体，这种装置就是托卡马克。 “核聚变永远需要50年”的说法，是托卡马克装置在数十年的研发中，因攻克极端工程挑战而不断延后预期，所形成的公众印象。 在中国民营核聚变赛道，多数创业公司并未沿袭传统的托卡马克路线。 2025年4月，60岁的郭后扬在上海成立诺瓦聚变，该公司亦采用场反位形（FRC）磁压缩技术路线。 郭后扬的履历兼具托卡马克与FRC两大聚变路线的积累——在托卡马克领域，他曾是全球最大托卡马克装置JET最年轻实验负责人之一、中国EAST“东方超环”托卡马克研究室主任，并创立了美国国家级DⅢ-D托卡马克边界等离子体与材料研究中心并担任主任；在FRC领域，他曾主持美国能源部规模最大的FRC实验研究计划，并担任美国最大FRC能源研发公司TAE的首席科学家。 他向南方周末记者介绍，诺瓦聚变走的FRC-SMR路线兼具磁约束与惯性约束的技术特点，采用脉冲磁压缩运行模式与小型模块化设计，建设成本较低，单台50MW 商用机组造价约1亿美元，相比大型聚变堆成本下降约100倍，建造周期仅数年，规模化后度电成本可低至 0.01美元。这些特点使FRC-SMR有望能够在5到10年的窗口期内，以较低成本满足AI算力对稳定绿电的需求。 在高天垚看来，托卡马克这条路，“国家队”和大型机构已经先行一步了。“一家新创公司如果还是做托卡马克，再找我，我不会投。”他认为，核聚变投资的大逻辑在于差异化，“你得有一条别人没有走过的路”。 他认为，民营企业的独特价值在于敢为人先。虽然目前核心资源依然集中掌握在“国家队”手中，但民营企业往往更乐于率先探索高温超导、人工智能、3D打印等前沿技术在聚变领域的应用落地。 “我们只能剑走偏锋，去选择一条更有经济效益的技术路线。”在项江的规划中，在第一代装置上，公司将首次实现FRC核聚变反应，测定中子产额，为基于“聚变中子源”的商业化应用打下技术基础。在未来3—5年中，陆续推进第二、第三代聚变装置研发，验证FRC独有的“磁能发电机理”和“能量回收系统”，最终实现兆瓦级聚变电站的落地。 这是FRC聚变技术路线独有的发电方式，该方式绕过“热能—蒸汽—机械能—电能”的能量多重转换机制（俗称“烧开水”），大幅降低能量损耗，理论上具备发电成本更低、效率更高的优势。 项江算过一笔账，建成装置后，公司整体融资体量大概在30亿元左右。这个数字连托卡马克装置的一个零头都不到，“托卡马克一个真空室的造价，就远远超过我们全部的融资需求”。 “沿途下蛋” 目前，全球核聚变领域的竞争已进入白热化阶段，美国商业公司的锚定点是2030至2035年。 多家美国公司正沿着不同的技术路线全力冲刺。其中，进度最快、最具代表性的两家公司是上述提到的Helion Energy和CFS，它们均启动了商用发电厂的建设或设计。 其中，最激进的是Helion，在2023年5月与微软签署了首份购电协议，计划2028年之前建成首座聚变发电站，并向微软出售至少50兆瓦的电力。不过，双方未披露电价等协议细节。 一名核聚变行业人士向南方周末记者表示，Helion对外披露的信息并不充分，难以判断发电计划能否成功。“Helion有严格的竞业协议，很难去其工厂实地参观。” 2025年1月，位于合肥的全超导托卡马克EAST装置获得重要成果，成功实现了上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次创造了托卡马克装置高约束模运行新的世界纪录。两个月后，中核集团核工业西南物理研究院新一代人造太阳“中国环流三号”，首次实现原子核和电子温度均突破一亿摄氏度，综合参数聚变三乘积实现大幅跃升。 2026年2月2日，民企能量奇点宣布，旗下的“洪荒70”装置在第5755次实验中实现1337秒稳态长脉冲等离子体运行。 不过，从实验装置到商业化电站，仍有巨大的鸿沟需要跨越。 “不能因为一次实验突破，就认为明天可以商业发电。”中国科学院院士、国际核能院院士、凤麟核创始人吴宜灿提醒，聚变商业化不是某个物理参数取得突破就完成了，而是整个系统都要过关。商用聚变电站至少要回答四个问题：能不能长期稳定运行，能不能安全可控，能不能高效维护，能不能把每度电成本降下来。“任何一项答不上来，都不能说已经实现商业化。” “目前不同技术路线都在并行探索，这也说明还没有哪一条路线完整解决全部问题。”吴宜灿告诉南方周末记者，核聚变走向商业化仍面临一系列关键技术与工程挑战，主要集中在稳态等离子体运行、极端环境材料、氚燃料自持循环、工程系统集成，以及全寿期经济性和安全性等方面。 一个可供参考的指标是，国内还没有任何一家核聚变企业公开宣布实现了Q值大于1（即输出能量大于输入能量的“净能量增益”）。实现Q＞1是核聚变从科学实验走向能源应用必须迈过的核心门槛。 2022年12月，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室国家点火装置（NIF）首次达成这一目标，能量增益约1.5倍，即聚变能量产出大于启动反应时的消耗；2025年4月，该装置再次刷新纪录，Q值达到4.12。 “投资人的诉求很明确，尽快看到商业化落地的可能性。”项江说，聚变技术研发周期长、投资体量大，非常考验投资方能否长期陪伴。在他看来，“沿途下蛋”被认为是核聚变领域一种务实的商业化策略。 他为这一策略制定了中短期商用规划，通过聚变研发能力的技术下放，在实现终极发电目标之前，先行利用聚变过程中产生的高通量中子，应用于癌症治疗、中子成像和核废料处理等前沿科技领域。 吴宜灿也认为，应该先把研发过程中形成的中间技术先转化为现实应用。他以凤麟核的稳态聚变中子源大型科学装置“麒麟光一号”为例介绍，围绕中子源及其衍生技术，凤麟核已在工业无损检测、高端医疗、油气勘探等领域推动产业化应用。 一些美国同行也没有死磕“先发电”，而是选择将研发中的核心技术或副产品先行商业化。其中最典型，也是策略最清晰的公司是SHINE Technologies。 该公司没有试图一开始就建造一个能通过自持聚变反应产生净能量的全规模反应堆，而是利用粒子加速器驱动一系列小规模聚变反应。当高能离子与氚或氘等燃料结合时，会发生聚变反应，产生高能中子以及用于癌症治疗的医用同位素。
