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——本次主讲是一位拥有15年核聚变研究经验的资深专家，曾参与中国聚变工程实验堆等多个项目，在国内外多家核聚变相关企业工作，因此不涉及到投资相关，主要是对产业链状态进行梳理。
观点提炼
国内核聚变路线主要分为三类：托克马克反应器（国家队主导）、激光核聚变（国内绵阳九院，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室）、磁惯性约束（如阿里领投的诺瓦聚变、蚂蚁领头的新能源光）。在此基础上，国内成立了十几个相关核聚变公司。
国家队方面，中科院2023年成立聚变新能源，融资145亿，装置建造费用从80亿增至两百多亿；中核集团今年7月在上海成立中国聚变能，融资150亿。上海计划发展核聚变产业集群，15规划中有八个装置，涵盖上海交大、北大、复旦大学、上海科技大学等高校及企业的装置。此外，还有东方电缆、中天科技等企业参与。
其他地区的项目包括：南昌联创光电的聚变裂变混合堆，需融资200亿但未落实；四川的先决技能和安东聚变，安东聚变由彭贤杰院士控股，融资1亿；成都瀚海巨狼今年9月点亮FRC装置；合肥有蚂蚁领头的新能源光和老牌民营企业新奥科技，新奥科技每年自投5亿，已投40亿，明年计划建造合龙二球形托克马克。同时，还有奥罗纳机电、宋林和、星河聚变、洪湖巨变等公司正在筹划或成立中。
十五五期间投资规模与全球战略意图
十五五期间，若所有核聚变装置落地，投资规模预计达几千亿量级。每个项目的投资金额随阶段递增，如星河聚变从数亿到二三十亿，最终到500亿。核聚变被视为未来前沿科技竞争的制高点，与量子计算、人工智能并列。实现可控核聚变不仅能解决能源问题，还能与量子计算、人工智能深度融合，构筑下一代科技基石和核心竞争力。
国际上，10月成都召开的世界能源集团第二次部长级会议和IEA大会指出，核聚变已进入决定性阶段；美国两党领袖等编制的报告将核聚变上升至国家安全和地缘政治战略地位，并提出追加100亿美元专项投资，还出台类似十五五规划的报告，明确将核聚变列入其中。这表明中美之间在核聚变领域的竞争加剧，呈现出“军备竞赛”的趋势。
国家与民企双轨驱动模式价值
美国在核聚变研究等领域采用自下而上的模式，通过活跃的私营资本和市场机制，分散风险、激发创新，广泛探索各种技术路线，如托克马克反应器、激光惯性约束等。而我国过去以自上而下的国家工程为主，90%以上的核聚变投入集中在托克马克上，通过举国体制集中资源，重点突破成熟的工程化路径，当然，也可能带来技术相对单一，灵活性不足的问题。
目前我国采用国家与民企双轨驱动的模式，资本介入使私营公司展现出灵活性和快速迭代的优势，多种核聚变路线在私营资本加持下呈现百花齐放的状态，如仿星器、球形托克马克、高温超导自动马克EFRC等。这种模式有望促进核聚变行业更加蓬勃地发展。
核聚变技术发展阶段与商业时间表
主流的托克马克路线处于科学可行性和工程可行性的验证阶段。上世纪90年代，美国、欧洲和日本的三大托克马克实现了接近能量得失相当的状态，但受低温超导技术限制，装置迭代速度慢、成本高。高温超导磁体技术的突破使基于该技术设计的装置成本大幅降低，建造周期缩短，预计10-20年可实现商业化。
其他路线方面，仿星器处于科学可行性到工程可行性之间的阶段，Q值远未达到大于1的水平；激光核聚变在2022年实现Q大于1，今年达到Q大于4.5，但激光器成本高、转换效率低，商业化需Q大于100；惯性约束路线中，美国黑天energy计划激进，一旦Q值突破1，实现商业化发电相对容易。对于民企提出的商业化时间表，从技术复杂性和成熟度来看，仿星器商业化需约40年，托克马克约30年，稳态FRC约20年，脉冲路线若今年年底或明年年初验证Q大于1，两三年可发电50兆瓦电力，否则商业化周期约10年。
商业发电关键指标与运行时间问题
不同核聚变路线实现商业发电的关键指标不同。
托克马克和仿星器，Q大于1是验证科学可行性的关键，Q大于5可支持燃烧，Q大于30具有商业价值，度电成本可能降至1元以内；
紧凑型路线实现Q大于1后商业化相对容易，直线型路线Q达到一定值可发生聚变反应，Q大于10可商业化发电，租金成本可能降至0.1元以内。
除Q值外，不同路线还收藏能量约束时间、密度等指标。例如，托克马克的能量约束时间达到秒量级，密度约为19-20次方；FRC稳态路线需提升能量约束时间和密度，脉冲路线的密度比托克马克稳态路线高三个量级，约束时间为毫秒级。
运行时间和约束时间是两个不同的概念。运行时间指反应堆持续运行的时间，如目前有的反应堆运行到1000秒后停止；约束时间是能量衰减的特征时间尺度，反映反应堆的保温性能。反应堆运行时间难以突破的原因多样，包括加热系统设计时长限制、破裂以及杂质积聚等。杂质积聚可能导致辐射过强、燃料稀释，从而使反应堆停止运行；破裂原因复杂，是核聚变领域重点研究的方向，目前有利用人工智能进行破裂缓解的研究。此外，一些反应堆因设计时按千秒量级设计系统，若要延长运行时间至万秒级，成本和代价较大。
产业链国产化率与卡脖子问题
托克马克产业链最齐全，我国国产化率达90%以上，仿星器大部分可借鉴其产业链。低温超导托克马克产业链基本齐备，卡脖子问题主要集中在精密仪器和探测器上，但价值量占比低。
过去曾被卡脖子的偏离器、穿技术、包层技术等，我国已处于世界第一梯队。加热系统方面，低杂波、电子回旋波、离子回旋波等技术基本实现国产化，中心数在负离子源技术上各国进展相当。高温超导带材技术我国在量产规模上领跑全球，但良率与美国和日本有差距。电源系统我国处于世界领先水平。激光器、激光诊断、光谱仪等在稳定性和品质上与进口产品有差距，但不存在卡脖子问题。
核聚变卡脖子的问题主要有三个：氚燃料的供应，全球年产量不到20公斤；DEB材料在高能中子轰击下的寿命问题；偏离器问题。目前解决氚燃料供应的思路是自循环，即利用现有氚启动反应堆，使其产生更多氚供其他反应堆使用。
近期商业化应用与能源系统展望
核聚变实现商业化应用需达到1亿度的离子温度，产生聚变中子。聚变中子源有多种应用场景，如硼中子治疗（BNCT）、同位素生产、核裂变反燃料处理等，这些应用具有几百亿到千亿市值的潜力。混合堆的思路是通过聚变堆产生中子源，轰击混合堆中的材料，实现过渡状态的发电模式。
未来能源将形成综合互补系统，聚变能占60% - 80%，可再生能源占20% - 40%。反应堆发电的余热可用于高温制氢、淡化海水等，熔岩储能可作为基荷能源和调峰能源，光伏发电和光热发电也需要大规模储能系统，低成本电力可用于电解制氢。不同能源形式相互补充，共同满足社会需求。
设备招标采购与行业配套措施期待
以某项目为例，其设计在2026年之前完成，设备招标采购高峰在设计和图纸转化后的第二年。2024年之前招标约20亿，2025年截至12月招标七八十亿，2026年有少量招标，2027年主要是实验运行和装置升级改造相关的招标。
行业从业者期待国家提供更多支持。创业者希望国家撒下种子资金；对于重点卡脖子问题，如核聚变代码国产化、基础理论研究、公益性验证等，希望国家加大研发投入。同时，期待国家在AI领域、原材料研发等方面给予支持，解决高校研究人员在冷门方向上的经费困难问题。
部分问答实录
能否帮我们梳理一下国内核聚变项目的情况，包括主要的路线、地区、主导单位等信息？
国内核聚变项目主要分为三大主流路线：托克马克反应器（国家队为主，如中科院和中核集团）、激光核聚变（以中国核聚变能源研究院为代表）和磁惯性约束核聚变（如阿里领投的诺瓦聚变等）。目前，我国已成立近十几个核聚变相关的公司。
国家队的情况如何？
国家队中，中科院于2023年成立了聚变新能源公司，融资145亿，装置建造费用从最初的80亿增加到目前约200多亿，主要用于EAST装置的建设和相关招标活动。中核集团也于今年7月成立了一个融资150亿的公司，致力于核聚变能源的发展。
上海地区的情况怎么样？
上海正在打造核聚变产业集群，规划中有8个装置列入15规划。其中包括中国聚变能源、上海交大张杰院士的激光核聚变装置、林志宏教授的反应堆装置、复旦大学徐敏老师的东升聚变装置、上海科技大学的磁化靶聚变装置，以及能量起点、诺瓦聚变、盐山聚能等多家核聚变公司。
对于其他地方的核聚变项目有哪些了解？
除了上海外，还有如南昌的联创光电（聚变裂变混合堆）、成都的瀚海巨狼（FRC路线），以及合肥的星河聚变和北京的奥罗纳机电等项目。此外，还有新奥科技、新能源光等公司在推进核聚变项目，且多个核集团公司正在筹划或成立新的核聚变公司。
这些核聚变项目在“十四五”期间的投资规模和高峰期是怎样的？
根据统计，“十四五”期间各个核聚变项目的投资规模预计将达到几千亿级别，其中首期投资可能在数亿至数十亿不等，但随着项目的推进，最终装置的投资总额将达到几千亿量级。
在全球科技、能源竞争中，中国发展可控核聚变除了能源安全以外，还有哪些战略考量？中美两国在核聚变发展方面有何竞争态势？
除了能源安全，中国发展可控核聚变还因为其作为前沿科技竞争制高点的地位。核聚变能解决能源问题，并且与量子计算、人工智能等前沿科技深度融合，构筑下一代科技基石和核心竞争力。美国两党领袖、国家实验室主任及科技核聚变公司高管共同编制了一份报告，建议追加100亿美元一次性专项投资以提升核聚变竞争力，并将其视为国家安全和地缘政治的战略地位。此外，美国出台的类似中国“十五五”规划的报告也明确将核聚变列入其中，显示出中美之间存在核聚变技术的军备竞赛趋势。
近期国际上对核聚变发展的态度如何？
国际上，例如在十月份的世界能源集团第二次部长级会议和IEA大会上，俄罗斯表示核聚变已不再是否能实现的问题，而是如何更快实现。同时，IEA发布了聚变能源展望，指出全球核聚变探索进入了决定性阶段。
聚变行业的商业化进程现状如何？
聚变行业正面临关键十年，多家商业公司计划在2030至2040年间实现商业发电。其中，FIA机构统计数据显示70%的商业公司对此持乐观态度，这标志着聚变行业正式迈入关键的十年，并且有人将今年视为核聚变发展的元年。
目前核聚变发展模式的价值体现在哪里？
目前国家与民企双轨驱动的模式对产业化推进具有实际价值。美国采用自下而上的方式，通过私营资本和市场机制广泛探索多种技术路线；而中国则采取自上而下的举国体制，集中资源重点突破单一技术路径。双轮驱动模式能确保多样性并激发创新，促进核聚变在全球范围内蓬勃发展。
国内外核聚变技术及产业发展现状处于哪个阶段？下一个阶段的主要障碍是什么？
主流的托克马克路线目前处于科学可行性和工程可行性的验证阶段。虽然上世纪90年代已有几台托克马克接近盈亏平衡，但由于技术复杂性和建造成本高昂，导致整个核聚变主流多样性的技术发展进程缓慢。下一个阶段的主要障碍依然是基于低温超导技术的大型托克马克装置的复杂性和迭代速度慢，以及由此带来的整个核聚变技术研发周期长的问题。
大背景从"永远50年"变成认为10到20年能够实现的一个最根本的原因是什么？高温超导技术对核聚变装置的影响具体体现在哪些方面？
这个转变的根本原因是高温超导磁体技术的突破，使得基于该技术设计的核聚变装置在成本、建造周期和复杂性上都有大幅度降低。由于高温超导磁体技术的突破，使得同等性能的核聚变装置成本从250亿美元欧元降低到约20亿美金左右，并且建造周期从设想中的多年缩短至五年左右。
目前仿星器和托克马克的科研进展和成熟度如何？
仿星器反应器的探索阶段与托克马克相比成熟度稍弱，只有德国的WWW3X装置规模最大，但其Q值还未达到大于一的水平，处于科学可行性到工程可行性的过渡阶段。而托克马克已实现Q大于十的性能，预计在15到20年内可以实现商业化。
激光核聚变的情况如何？
激光核聚变在Q值上已取得突破，例如实现了Q大A4.5，但仍需进一步验证工程可行性。目前激光核聚变面临成本高、转换效率低的问题，商业化目标Q值需超过100，仍需较长时间验证。
惯性约束聚变在商业核聚变中扮演怎样的角色，以及其特点是什么？
惯性约束聚变是目前最受收藏的商业核聚变路线之一，美国的黑天能源与微软签订了激进的买卖协议，预计在Q值突破1后将迅速实现商业化。其特点是结构简单、成本低，一旦科学可行性验证成功，商业化进程较为顺利。
对于一些民营企业提出的较为激进的商业化时间节点，您怎么看？
如果所有技术发展顺利无卡脖子问题，仿星器可能需要40年，托克马克约30年，稳态FRC约20年才能实现商业化。民营企业提出的2030年左右建设商业化示范堆的时间表，在现有条件下可能存在一定的激进性。
实现商业发电除了Q值外，还有哪些关键的工程或物理指标？
对于主流托克马克和仿星器，最关键指标都是Q值达到大于1，表明科学可行性验证完成。其中，Q大于5是支持燃烧和维持反应的关键指标，而Q大于30则标志着主流路线具有商业价值的能量增加，当Q值达到30以上时，度电成本可能降低到煤电或火电水平。
对于紧凑型路线实现Q值后到商业化发电的过程，情况如何？
如果紧凑型路线在实现Q值后能够顺利商业化，会相对容易些。其中，对于直线型路线，一季度的Q值最为关键，一旦达到，就可能引发聚变反应，并在后续阶段（如QI141000）因高能量转化效率而实现商业化发电，租金成本甚至可能降至0.1元以内。
对于约束路线，大家最关心的参数是什么？不同聚变路线中，温度、密度和约束时间这三个参数的收藏点有何不同？
对于约束路线，大家非常收藏的是约束时间。目前托克马克在该领域表现最好，已经能够达到秒量级的能量约束时间。此外，密度也是一个重要参数，所有路线都需要达到一定的温度、密度和约束时间，才能被视为主流装置并进入商业化阶段。在不同的聚变路线中，温度、密度和约束时间这三个参数各有侧重。例如，托克马克等稳态路线收藏的是约束时间和密度；脉冲路线则在高密度和毫秒级约束时间的基础上，更注重温度的提升。
FRC稳态装置在提升能量约束时间方面有何要求和面临的挑战？
稳态FRC装置需要不断提升能量约束时间，并且为了进一步提升约束时间，必须想办法提高密度。然而，稳态装置在提升密度时会遇到瓶颈，因为需要强大的加热系统维持温度平衡，而这些加热系统在高密度下效率会大幅降低。
离子回旋波如何绕过稳态装置提升密度时遇到的问题？
离子回旋波是目前唯一能在高密度下保持较高加热效率的方法，这也是美国MIT Spark选择其作为关键加热手段的原因。
连续运行超过1000秒后，为什么反应堆会停止运行？
连续运行时间是指反应堆的整体运行时间，而约束时间则是指能量衰减特征的时间尺度，即反应堆保温性能的时间表现。运行时间停止可能是因为加热系统设计限制或故障导致无法维持长时间的高约束模式运行。
太阳为什么会最终停止核反应并终结其寿命？核反应堆为何会主动停止运行？
太阳之所以只能运行约50亿年，最后会因为质子反应产生的杂质无法排出而在内部积累，导致反应速率降低，能量产生低于辐射能量，从而使得反应堆（类比为太阳）熄灭。这与地球上的核反应堆情况类似，当杂质含量过高（如钨杂质达到5‱或碳杂质超过4%），反应堆也会停止运行。在稳态运行下，如果系统加热系统能够维持，反应堆实际上可以运行更长时间。但科学家们会选择主动让反应堆停下来，以避免未来可能出现的问题，比如反应堆内部杂质积聚过多导致无法有效控制和排出，进而终止反应。
目前中国在聚变能源研究领域的产业链国产化率及卡脖子技术是什么？
对于低温超导托克马克装置，中国已实现几乎100%的国产化，产业链齐全，不存在严重的“卡脖子”问题。但在选择特定技术和精密仪器探测器方面，可能会受到一些国家的限制，但这些价值量占比极低。同时，曾经困扰我国的某些核心部件如DEB偏离器，现在中国已经能够自主供应并成为全球最强。此外，加热系统中的多种技术，包括低达波、电子回旋波、离子回旋波等领域的设备，中国也已基本实现国产化，达到国际第一梯队水平。而在高温超导技术方面，尽管在良率上与美国和日本还有差距，但在量产规模上，中国已处于全球领先地位。电源系统方面，我国同样具备世界领先的制造能力，无需担心被卡脖子。
在托克马克产业链中，国产化率目前是如何的？
托克马克整个产业链经过五六十年的发展，特别是从70年代开始到现在，国产化率已经非常高了，国产化的接插件与进口产品差别已经很小。
目前全球穿（指聚变燃料）的年产量以及氚燃料自持循环的现状如何？
全球穿的年产量不到20公斤，而氚燃料的自持循环是一个卡脖子问题。目前存在三个卡脖子问题，分别是氚的生产和材料问题，以及高能中子轰击下金属材料寿命降低的问题（即材料活化）和偏离器问题。
当穿供给不足时，有何可行的解决方案？
现在大家希望通过全球范围内的穿资源来满足第一个反应堆的需求。例如CFETR设计消耗5到8公斤穿，目标是产生更多的穿供后续反应堆使用。
除了大规模并网发电外，核聚变近期是否能在特定场景实现商业化应用？
核聚变在制氢、工业园区供热等领域有被看好的应用前景，尤其是达到1亿度离子温度后可以产生聚变中子，并利用这些聚变中子源进行BNCT治疗、同位素生产等方面的应用，这些都有可能成为千亿市值的市场。
核聚变最终落地后，是否会替代其他能源类型，如火电、光伏等？
核聚变能源可能会与可再生能源形成综合互补系统，占比可能在60%到80%，可再生能源占40%到20%。未来能源系统将实现电、氢、水、热、冷等多种形式的高效利用和免费供应。
比较大的核聚变项目设备招标采购高峰通常在项目建设的哪个阶段？
核聚变项目的设备招标采购高峰一般在项目设计完成并转化成图纸后的一年左右，如Best项目在2026年之前完成设计后，2024年和2025年是主要的招标高峰。
将核聚变项目纳入规划后，行业期待哪些具体的配套措施？
行业内期待国家能在基础研究、重点卡脖子问题的研发投入上提供更多支持，并希望形成中国自主知识产权的核聚变模拟代码体系。此外，也希望在AI领域有更多的支持，以及对关键原材料的研发给予更多帮助。
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