我国核聚变发展与未来前景如何？

内外因共同推动我国核聚变发展，未来发展可期。

1.内因：我国定调聚变未来能源属性，聚变落地符合科技规划

我国新能源技术已成熟，下一代能源新技术成为关注重点：我国光伏、风电等新能源发电技术基本 成熟。光伏方面，爱旭 ABC 电池效率已经达到 27.3%，ABC 组件量产效率已经达到 24.4%，远超能 源局 2025 年电池效率 24.5%目标。光伏晶硅电池理论极限效率为 29.4%，隆基绿能 HIBC 光电转换 效率达到 27.81%，已经达到晶硅电池理论效率极限的 95%；更新一代技术方面，协鑫光电已经实现 GW 级别钙钛矿产线落地，单结组件转化率达 19.04%，光因科技在 1.2m×0.6m 商用钙钛矿组件实现 20.7%光电转化效率。风电方面，我国于 2023 年投产的“海油观澜号”已经将深远海浮式风电平台拓 展至距离海岸线距离 100 公里以上、水深超过 100 米海域；制造方面，我国已实现 20MW 级海上漂 浮式风机吊装、26MW 海上风电机组下线；综上所述，我国光伏、风电技术发展现状远超 2025 年目 标。在光伏、风电等新能源技术成熟的背景下，当前是布局下一代能源技术的恰当时间点。

加强未来能源前瞻谋划部署：2023 年国务院国资委表示正在部署推进央企产业焕新行动和未来产业 启航行动，针对 15 个重点产业领域方向，推动中央企业加快布局和发展战略性新兴产业。2024 年 1 月，工信部、科技部等七部门印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，明确提出“核能、核 聚变、氢能、生物质”属于未来能源，并且将发挥新型举国体制优势，引导地方结合产业基础和资源 禀赋，合理规划、精准培育和错位发展未来产业。 地方政府积极响应，核聚变产业呈现“以点带面”发展趋势：实践层面，安徽、四川、江西等地积极 支持核聚变产业落地。2024 年 11 月，人民日报发表题为《可控核聚变是未来人类能源的主力》的文 章，明确核聚变能将在人类的能源系统中占据非常大的比重。我们认为，我国对于核聚变技术的研 发布局已久，投资核聚变的技术条件已经成熟，我国核聚变具备大产业趋势。

托卡马克为我国主要技术方向：20 世纪五六十年代，各国科学家积极研究并探索多种可控核聚变技 术方案。1958 年，苏联成功建成并开始运行世界上第一台托卡马克装置 T-1，同年，我国磁约束受 控核聚变实验研究在原二机部 401 所及中国科学院物理研究所等研究单位展开。1968 年，苏联科学 家依托托卡马克装置 T-3 成功实现 1000 万度等离子体放电。中国科学院物理研究所关注到核聚变技 术突破，并于 1972 年实现 CT-6 装置正式竣工，标志着我国首台托卡马克装置的问世。1991 年，我 国引进前苏联 T-7（托卡马克）核心组件，推动我国核聚变技术提升。我国以托卡马克路线为基础先 后建成运行合肥超环（HT-7）、中国环流器二号 （HL-2A）及东方超环（EAST）等装置。我国已 经具备超过 60 年核聚变技术积累。

2011 年我国开始填补聚变装置设计空白，2020 年我国全面完成 CFETR 工程设计：我国前期核聚变 技术学习前苏联，且由于没有参与 ITER 项目设计，因此在聚变装置设计能力方面存在劣势。2011 年科技部成立 CFETR（中国聚变工程实验堆）设计组，以全面收集、整理、保存、吸收消化和利用 ITER 总体设计和总体管理的基础资料、开展我国聚变堆总体设计研究为职责。2015 年设计组完成 CFETR 概念设计，使我国具备了从核聚变堆芯到工程的完整设计能力。2017-2020 年，我国团队实 现了聚变功率超过 1GW、聚变增益超过 10 的聚变装置研究，全面完成 CFETR 工程设计。

我国核聚变理论研究已经进入复杂运行优化、涉氚运行优化等深入阶段：2017 年国家发改委、中科 院、工程院等 9 部门联合印发《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》，将“聚变堆主机关键系 统综合研究设施”（CRAFT 项目）列为“十三五”优先项目之一，2022 年聚变堆主机关键系统综合研 究设施园区交付启用，CRAFT 项目将于 2025 年底建成。2008 年以来，我国科技部针对“国家磁约束 核聚变能发展研究专项”持续投入，2017-2024 年科技部多次开展“国家磁约束核聚变能发展研究专项” 申报，持续推动我国核聚变物理知识储备、材料研发、装备制造能力同步提升。其中，2024 年科技 部拨付经费 7.75 亿元，较以往 2~4 亿元经费规模显著提升。根据科技部印发的 2024 年“国家磁约束 核聚变能发展研究专项”指南项目，以及比较以前年度申报项目，我们认为我国核聚变技术已经攻克 基本物理原理、并且已攻克部分核心部件制备，已经进入 AI+聚变复杂运行优化的深入研究阶段。

我国核聚变实际项目验证结果优秀：2009 年我国 HL-2A 装置实现稳定的高约束运行模式，使我国 成为继欧、美、日后, 国际上第 4 个在磁约束核聚变装置上实现高约束模式运行的国家。李建刚院士 曾在 2015 年提出，未来 10 年（2015-2025 年）我国核聚变的主要目标是在 EAST、HL-2A 上开展高 水平的实验研究，实现磁场稳定运行在 3.5T，等离子体电流 1.0 MA，获得 400 s 稳定、可重复的高 参数近堆芯等离子体。2021 年，科技部目标在 5 年内实现托卡马克千秒量级实验研究，EAST 项目 已在 2025 年实现该目标，我国核聚变实际项目验证结果优秀。

2.外因：海外聚变多技术路线领先，投资规模提升

以美国为代表的海外多国针对聚变制定国家战略：美国方面，2021 年美国国家科学院、工程院和医 学院联合发布报告《将核聚变引入美国电网》，称美国将在 2035-2040 年建造可运行的核聚变发电 厂，2028 年前开发 50 MW 级别核聚变试验发电厂模型。2024 年美国能源部发布《2024 年聚变能战 略》，提出将在 2030 年前后进行核聚变示范堆落地，2040 年前后实现核聚变商业堆落地，并计划在 2025 年发布国家聚变科技路线图。2023 年日本发布《聚变能源创新战略》，正式将聚变能源定位为 新兴产业，计划在 2050 年前后实现发电实证；2025 年 6 月日本修订《聚变能源创新战略》，并将实 现发电实证时间节点正式提前至 2035 年左右。

海外核聚变技术领先我国：20 世纪 80 年代，美国、前苏联、欧盟、日本分别建成 TFTR、T-15、JET、 JT-60 大型托卡马克装置，且成功产生等离子体。1984 年，中国环流器一号（HL-1）建成运行，HL1 工程验收目标：等离子体电流 5 万安培、等离子体能量约束时间 0.04 秒；同期，日本 JT-60 实现 等离子体电流 15 万安培、等离子体能量约束时间 0.08 秒。20 世纪 80 年代，我国核聚变距离海外先 进水平存在差距。1991-1992 年，西物院在引进苏联 T-7 的条件下，在 HL-1 上成功完成国际前沿课 题研究，使我国可控核聚变研究达到 20 世纪 80 年代国际水平。

欧美已于上世纪开展氘氚实验，我国缺乏相关经验：20 世纪 90 年代，TFTR 和 JET 成功开展氘氚实 验，聚变输出功率分别超过 16MW 和 10 MW，JET 聚变增益 Q 值达到 0.65；1998 年日本 JT-60U 实 现聚变增益因子 Q 等效值超过 1.25。美欧日早在上世纪已经实践证明了托卡马克氘氚聚变的原理可 行性，但我国至今缺乏堆芯级氘氚等离子体实验运行经验。

核聚变已经具备工程可行性，美国或于 2030 年前后实现商业发电：美国核聚变商业化速度相对较 快，2023 年 5 月，微软宣布将于 2028 年向美国核聚变公司 Helion Energy 购买电力；2025 年 6 月， 美国 CFS 宣布与谷歌建立战略合作伙伴关系，并签署 200MW 商业化供电协议，电厂预计将于 2030 年投运。综上所述，当前科研工作者针对等离子体控制的优化、聚变堆材料的升级仍在推进，以 ITER 项目为基础，核聚变已经跨越工程难点，商业化曙光逐步趋近。

我国目前主要关注托卡马克路线，海外多技术路线并举：如上文所述，我国核聚变研究受前苏联影 响颇深，因此我国当前聚变大型项目主要为托卡马克路线。但以美国为代表的海外国家针对核聚变 的研究历史更为深厚，在直线型装置、Z 箍缩等技术路线方面均有成熟厂商布局，截至 2024 年末美 国已有 25 家核聚变公司。我国亦有瀚海聚能、星能玄光、西南交通大学等公司及科研单位进行直线 型、仿星器等技术路线布局，但总体数量较少。

3.实验项目加速部署+“十五五”期间示范项目落地，聚变未来可期

2030 年是我国聚变实验项目取得突破的关键节点，2-3 年内实验项目加速落地可能性提升：我国可 见的大型核聚变实验堆项目主要包括 BEST、星火一号、先觉聚能、环流三号改造等项目，上述项目 基本目标在 2030 年前建成点火，且目标 Q 值基本大于 1，2030 年前我国核聚变技术有望实现 Q>1 的关键突破。为了支撑该目标，重点项目的投资规模、投资速度均存在加速落地可能性。

聚变产业发展具备超预期空间：核聚变装置产业化路径分为“实验堆、工程堆、商业堆”三步，我国 聚变产业正加速从实验堆到工程堆迈进。BEST 装置已于 2025 年 5 月开启总装，较原计划提前 2 个 月，虽然 BEST（紧凑型聚变能实验装置）冠名“实验装置”，但其将首次演示聚变能发电，已经具备 一定工程堆属性。根据人民网报道，我国将在 2035 年建成中国聚变工程试验堆，并有望在 2050 年 前实现聚变商业发电。我们认为，随着 2025 年 CRAFT 项目建成投产，我国超导磁体、偏滤器等聚 变核心零部件研发、制造能力将进一步增强，我国核聚变产业化进度具备超预期空间。