原创 够中国用2万年,我国破解世界难题,抢先美国造出“无限能源”
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2026-03-29 14:02:33

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最近几天,科技圈和能源圈被一条消息刷屏了。3月26日,中关村论坛年会上,国家自然科学基金委员会发布了2025年度“中国科学十大进展”,“可控核聚变大科学装置实现‘亿度’运行”高票入选。

这个看起来有些拗口的科技名词,背后其实藏着人类能源问题的终极答案:谁能率先掌握可控核聚变,谁就拿到了未来世界的能源钥匙。

先说清楚核聚变到底是什么。太阳之所以能持续发光发热几十亿年,靠的就是内部的核聚变反应:氢原子核在极端高温高压下聚合,释放出巨大能量。人类想在地球上复制这个过程,造一个“人造太阳”,用海水里提取的重水做燃料。

海水里的氘够人类用多久?按照目前的能源消耗速度,至少够用2万年。1升海水里提取的氘,通过核聚变释放的能量,相当于300升汽油完全燃烧。没有温室气体排放,没有核泄漏风险,燃料几乎是无限的:这就是为什么核聚变被称作“终极能源”。

但实现可控核聚变的难度,远超任何人的想象。要把燃料加热到上亿摄氏度,比太阳核心温度还高好几倍,然后在这样一个温度下,把火球稳定约束住,不让它碰到任何器壁。

地球上没有太阳那样的巨大引力,只能用磁场来“托举”。这就是托卡马克装置的基本原理:一个甜甜圈形状的环形真空室,外面绕着一圈圈超导线圈,通电后产生螺旋形磁场,把上亿度的火球悬空托住。

过去几十年,全球各国都在攻关,但进展一直很慢。直到最近几年,中国在这个领域开始集中发力。根据官方披露的信息,我国两个“人造太阳”装置在2025年同步实现了历史性突破。

第一个是全超导托卡马克核聚变实验装置EAST,位于安徽合肥。2025年,EAST团队成功实现了1亿摄氏度、1066秒稳态脉冲高约束模等离子体运行。

这是人类第一次在实验装置上完整模拟出未来聚变堆实际运行的核心条件。1066秒,差不多18分钟,意味着聚变反应可以持续稳定地燃烧,而不是一闪而过。

第二个是“中国环流三号”,位于四川成都,这是我国在运规模最大、参数最高的先进托卡马克装置。2025年,该装置实现离子温度1.2亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”运行,聚变三乘积达到10的20次方量级。

这个“聚变三乘积”是衡量聚变反应效率的关键指标:温度、密度、约束时间,三个数字乘起来越大,越接近“点火”条件。“中国环流三号”的成绩,标志着我国磁约束聚变研究正式迈入国际第一梯队。

更让外界意外的是,中国不仅在科研装置上跑在前面,在商业化路径上也已经开始冲刺。3月25日,央视新闻报道了位于上海临港的“洪荒70”装置的最新成果:全球首台全高温超导托卡马克装置,成功实现1337秒稳态长脉冲运行,连续运转超22分钟,刷新了商业核聚变世界纪录

“洪荒70”的特殊之处在于它采用了全高温超导磁体技术。普通的磁体通电后会发热,跑一会儿就没劲了。高温超导材料在临界温度下电阻为零,既能产生强大磁场,又大幅缩减了装置尺寸和建造成本。

这台装置的国产化率超过96%,完全自主知识产权,从2024年6月首次放电到现在,一年多时间就刷新了世界纪录。研发团队还给“洪荒70”装上了AI“大脑”,能实时监测火球的温度、位置、密度,毫秒级调整磁场和运行参数。

这些技术突破的背后,是国家层面的战略投入。2025年,国务院国资委正式将核聚变纳入“未来产业十大工程”,这是核聚变首次被写入中国的五年规划。

据公开报道,2030年前计划投入超3000亿元,平均每年投资超600亿元。同年7月,中国聚变能源有限公司在上海挂牌成立,首轮融资114.92亿元,股东包括中核集团中国核电、中国石油昆仑资本等“国家队”成员。

美国的核聚变研究情况如何?根据美国智库“特别竞争研究计划”旗下核聚变能扩展委员会的估计,中国2023年以来已在核聚变领域投入至少65亿美元,金额是美国能源部同期预算的约三倍。

美国能源部年度核聚变预算近年稳定在7到8亿美元左右,不到中国投入的十分之一。由于缺乏资金维护和重建,美国的托卡马克装置已普遍严重老化,不得不依赖日本欧洲英国的设备维持研究进度。

美国不是没有优势。2022年,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室首次在可控核聚变实验中实现“净能量增益”:输出能量超过输入能量,这至今仍是里程碑式的突破。但问题是,从实验室突破到工程化、商业化,中间还隔着很长的路。

美国核聚变发展更倚重私营企业,公司背后站着比尔·盖茨贝索斯。但这种模式有个致命短板:资本需要回报,而可控核聚变恰恰是一个需要几十年如一日、甘坐冷板凳的领域。

比尔·盖茨去年10月惊呼,中国对热核聚变的投资额已经是世界其他地区总和的2倍。美国福克斯新闻网称,美国可能正面临又一个“斯普特尼克时刻”:上世纪50年代,苏联率先发射人造卫星,震惊全球,开启太空竞赛

按照中国聚变能源有限公司发布的时间表,2027年启动燃烧实验,2030年具备工程实验堆设计能力,2035年建成首个工程实验堆,2045年左右建成首个商用示范堆。

在合肥,正在建设的“紧凑型聚变能实验装置”BEST,主机部件已经进入总装阶段,目标是力争在2030年前后通过核聚变点亮第一盏灯。在成都,聚变科创城及配套核聚变技术研发基地正在建设。在合肥,核聚变产业链的相关企业已经超过200家,衍生出等离子体诊断、太赫兹激光等一批新产业。

为什么中国要在这个领域砸这么多钱?表面看是能源安全,深层看是国运之战。AI算力正在引发一场电力危机。据国际能源署报告,到2026年,全球数据中心的耗电量将超过1000太瓦时,大约是日本2022年全年的用电量。

到2030年,AI数据中心的电力消耗可能占据全球总用电量的20%。谁掌握了低成本、无限量的清洁能源,谁就掌握了AI时代的主动权。

回到那个“够中国用2万年”的说法,这其实是核聚变原料储备的估算数字。海水中的氘确实取之不尽,但要把这个潜力变成现实,还需要攻克工程化、商业化的一系列难题。

从1亿度1066秒,到1337秒,再到未来的“点火”和发电,每一步都是硬仗。但有一点已经越来越清晰:在这场争夺未来能源主导权的竞赛中,中国已经跑在了最前面。

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