人类的能源史，本质上是一部不断突破能量获取极限的历史。煤炭与石油的发现，让人类摆脱了对生物质能的依赖，却也带来了气候变化的沉重代价；太阳能、风能等可再生能源虽清洁环保，却受制于昼夜更替与天气变化，存在难以忽视的间歇性缺陷；传统核裂变技术虽能提供稳定电力，却始终面临核废料处理与核泄漏的安全隐忧。
可控核聚变的出现，为人类能源困局提供了一条终极解决方案。与核裂变不同，核聚变是将氢的同位素氘和氚聚合成氦原子的过程，这一过程与太阳发光发热的原理完全一致。氘可以从海水中提取，每升海水含有的氘通过聚变反应释放的能量，相当于 300 升汽油的热值；氚则可在反应堆内部通过锂的中子增殖反应自行产生，而全球锂资源储量足以支撑人类数千年的能源需求。更重要的是，核聚变反应不会产生高放射性废料，其产物氦气是完全清洁的惰性气体，这使得它成为真正意义上的 “零碳能源”。
从能量密度来看，1 吨氘氚混合物通过聚变反应释放的能量，相当于 700 万吨石油燃烧产生的热量，是核裂变反应能量密度的四倍。这种近乎无限的能量供应，不仅能满足数据中心、AI 计算等未来高耗能产业的需求，更将彻底重塑全球能源格局，让人类文明摆脱对化石燃料的依赖。
中国的可控核聚变研究始于上世纪 60 年代，半个多世纪以来，经历了从技术引进到自主创新的艰难历程。1994 年，中国第一台托卡马克装置 “HT-6B” 建成运行；2006 年，“EAST 东方超环” 装置成功放电，标志着中国进入核聚变研究的第一梯队；2023 年，新一代人造太阳 “中国环流三号” 实现了 1.2 亿摄氏度等离子体运行 403 秒的世界纪录，创造了托卡马克装置稳态运行的新里程碑。
新一代人造太阳“中国环流三号”实验现场。
来源：中国核工业
在国际热核聚变实验堆（ITER）计划中，中国作为主要参与方之一，承担了 10% 的研发任务，其中包括核心部件超导磁体的制造。中国核建不仅完成了 ITER 装置的核心安装工程，更在超大型托卡马克装置的集成技术上达到国际领先水平。这种技术积累，为中国自主建设聚变堆奠定了坚实基础。
与政府主导的科研项目并行的，是商业核聚变企业的崛起。截至 2025 年，中国已涌现出包括星环聚能、能量奇点等在内的十余家商业聚变公司，总融资额突破 50 亿元。这些企业正探索从实验装置到商业电站的技术路径，其中星环聚能计划在 2030 年前建成全球首座商业化示范堆，能量奇点则通过模块化设计降低装置成本，试图加速核聚变的商业化进程。
根据美国智库发布的中美科技竞争态势报告，可控核聚变已成为两国战略竞争的关键领域。尽管美国在基础研究和商业化探索上仍具优势，但中国在装置运行时间、等离子体参数等核心指标上已实现反超。预计到 2030 年，中国将在稳态运行技术、氚自持循环等关键领域与美国形成并跑态势，成为全球核聚变研发的双核心之一。
可控核聚变的商业化之路，离不开全产业链的协同突破。这条产业链上游涉及特种材料研发，中游聚焦核心设备制造，下游则包括工程建设与运营服务，每个环节都面临着极端环境下的技术挑战。
上游材料是核聚变装置的第一道防线。超导材料作为磁体系统的核心，其成本占整个装置的 40% 以上。西部超导生产的铌钛合金线材，临界电流密度达到国际先进水平，千米级一致性指标满足 ITER 装置的严苛要求。第一壁材料直接面对上亿摄氏度的等离子体，安泰科技研发的钨铜复合材料，在承受 20MW/m² 热负荷的同时，实现了低中子活化特性，为装置的长期运行提供了保障。随着实验频次的增加，这些材料将呈现 “耗材化” 趋势，定期更换需求将为相关企业带来持续的业绩增长。
中游设备是核聚变装置的实体核心。超导磁体被称为装置的 “心脏”，由环向场线圈、极向场线圈和中心螺线管组成，其制造精度直接决定等离子体的约束效果。中国电科 16 所研发的大型超导磁体，已在 EAST 装置上实现稳定运行。真空室作为装置的 “躯干”，需要承受巨大的电磁力和热应力，中核集团通过电子束焊接技术，实现了复杂异形结构的精密加工。电源系统则扮演着 “神经中枢” 的角色，保变电气依托特高压领域的技术积累，开发出具备高容量、耐高压特性的聚变电源系统，为瞬间能量释放提供支撑。
下游环节正在形成从工程建设到运营服务的闭环。中国核建凭借 ITER 项目的经验，已具备超大型托卡马克装置的总承包能力；中国核电 2025 年注资 10 亿元入股中国聚变能源公司，标志着电力运营商开始提前布局商业化运营。这种 “科研机构 + 企业 + 运营商” 的协同模式，将加速技术成果向商业应用的转化。
尽管中国在核聚变领域取得了显著进展，但距离真正的商业化应用仍面临三大核心挑战：首先是燃烧等离子体的稳态自持运行，需要实现上亿摄氏度高温下的等离子体约束时间达到数百秒以上；其次是材料在高热与强中子辐照下的性能维持，第一壁材料的寿命需要从目前的数百次实验提升至数万次；最后是氚的循环与自持，需要建立高效的锂铅包层系统，实现氚的增殖与回收。
从时间节点来看，中国聚变能源发展路线图明确了三步走战略：2028 年建成 HL-2M 升级装置，实现高参数等离子体运行；2045 年建成中国聚变工程实验堆（CFETR），实现并网发电；2055 年建成商用示范堆，完成核聚变的商业化突破。这一进程与全球主要国家的研发计划基本同步，预示着 2050 年前后将成为核聚变商业化的关键窗口期。
中国聚变工程实验堆（CFETR）
来源：合肥等离子体物理研究院
当人造太阳的光芒真正照进现实，人类社会将迎来深刻变革。能源成本的大幅下降，将推动 AI、量子计算等前沿技术的爆发式增长；零碳能源的广泛应用，将加速全球碳中和目标的实现；而中国在这一领域的领先布局，不仅将提升国家能源安全保障能力，更将在新一轮科技革命中占据战略制高点。
从 “两弹一星” 到载人航天，从高铁技术到 5G 通信，中国始终在关键核心技术领域坚持自主创新。今天，可控核聚变的突破不仅是一场能源革命，更是中国从科技大国迈向科技强国的重要标志。当我们凝视 “中国环流三号” 发出的蓝色等离子体光芒时，看到的不仅是技术的突破，更是人类文明永续发展的希望。
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