導讀
：2026年4月，中國可控核聚變接連取得重要進展——EAST突破常規運行區間，提升電漿體密度上限；環流三號第一壁實現全流程自主可控製造。"十五五"規劃將核聚變列為未來產業重點方向，BEST裝置目標2030年發電、CFEDR目標2035年示範、2045±5年商用。本文基於嚴謹事實，系統梳理可控核聚變的技術路徑、中國進展與商業化時間表。
一、什麼是"人造太陽"？為何備受關注
可控核聚變，被稱為"人造太陽"，其原理與太陽內部的能量釋放方式完全相同：在極高的溫度和壓力下，將氘（D）和氚（T）兩種氫的同位素原子核聚合在一起，形成更重的氦原子核，同時釋放出巨大的能量。這個過程模擬了太陽的發光發熱機制，因此得名。
這種能量釋放效率令人震撼——每公斤核聚變燃料釋放的能量是傳統核裂變的4倍、燃燒煤炭的400萬倍。1升海水中提取的氘完全聚變釋放的能量相當於300升汽油。
可控核聚變具有三大核心優勢：燃料取之不盡（氘可直接從海水中提取，全球海水含約40兆噸氘，可供人類使用數百億年）、絕對清潔（不排放二氧化碳等溫室氣體，也不產生長壽命高放射性核廢料）、本質安全（反應條件極為苛刻，一旦溫度或壓力偏離，反應立即停止，不會發生類似核裂變的熔堆事故）。
然而，在地球上實現可控核聚變的難度極大，科學界常用一句話形容——"在颱風裡點燃一根火柴，還要讓它穩定燃燒"。核心難點有二：一是溫度需達到1.5億℃以上（太陽核心的10倍），讓燃料變成電漿體狀態；二是要用強大的磁場將超高溫電漿體長時間"懸浮"約束在真空環境中，不能接觸任何容器壁——因為地球上熔點最高的金屬鎢也只能承受3422℃，面對上億度電漿體任何固體容器都會瞬間汽化。
二、三大主流技術路徑詳解
可控核聚變的核心是克服庫侖斥力，將氘氚（D-T）燃料加熱至1.5億℃以上，形成電漿體，並長時間約束，實現Q>1（淨能量增益）。當前全球主流技術路徑分為磁約束、慣性約束和新興緊湊型三類。中國以磁約束（托卡馬克）為絕對核心，同時積極佈局其他路線。
1. 磁約束聚變（主流路線，中國主攻）
托卡馬克（環形磁約束）：當前最成熟的技術路線。利用強磁場疊加電漿體自身電流，形成環形"磁籠"約束超高溫電漿體。整個裝置呈甜甜圈形狀（環形），通過環向磁場和極向磁場的雙重配合，將電漿體穩定控制在環形軌道上運行。代表裝置包括：中國的EAST（東方超環）、中國環流三號、在建的BEST，以及中歐合作的ITER和中國的CFEDR。
仿星器：使用三維螺旋線圈直接生成約束磁場，無需電漿體自身產生電流，因此穩定性更高、可連續穩態運行。但三維磁場的線圈結構極其複雜，製造難度極大，國際上只有德國W7-X等少數裝置。中國西南物理研究院有小型仿星器研究裝置。
球形環（ST）：托卡馬克的緊湊型變體，環徑比更小（中心孔直徑與整體直徑之比大幅縮小），形狀從"甜甜圈"變為"蘋果核"，磁場更強、體積更小、建造成本更低。代表為中國新奧集團的玄龍-50U。
2. 慣性約束聚變（雷射驅動，中國平行研究）
用納秒級高能雷射（如192束）同時轟擊一顆毫米級氘氚靶丸，在數十億分之一秒內將其壓縮到1000倍固態密度、1億℃以上，利用慣性力在靶丸飛散前完成聚變反應。代表：美國NIF（2025年實現單次實驗釋放8.6兆焦能量，能量增益達4倍以上——註：此為靶增益，即聚變釋放能量相對於輸入靶丸的雷射能量之比，並非電站級淨能量增益Q）；中國的神光系列（神光Ⅱ/Ⅲ），側重基礎物理研究與國防應用領域，非商用主線。
3. 新興緊湊型路線（民營資本熱點）
場反位形（FRC）：直線型裝置，無中心孔結構，電漿體自組織形成閉合磁場，體積僅為傳統托卡馬克的1/20。結合磁約束與慣性約束優勢，裝置緊湊、迭代快。代表為瀚海聚能HHMAX-901。
磁重聯加熱：利用磁場重聯釋放的能量直接加熱電漿體，能量利用率高。代表為星環聚能。
Z箍縮：利用電流產生的強磁場"箍"住電漿體，結構簡單但穩定性挑戰大。
4. 燃料路線對比
氘氚（D-T）：點火溫度最低（約1.5億℃），勞遜判據要求最低，全球共識的首選商用路線。中國以D-T為絕對主攻方向。
氘氘（D-D）：無需氚、中子較少，但點火溫度需約5億℃，難度大幅升高。
氫硼（p-B11）：無中子、最清潔，但點火溫度需約50億℃，電子軔致輻射損失超過聚變能量產出，理論上極難實現商用。
三、中國"人造太陽"版圖：國家隊與民營企業
中國可控核聚變研究始於20世紀60年代，經過60餘年積累，已形成以中國科學院和中核集團兩支"國家隊"為雙核心、民營企業為創新補充的完整研發體系。目前中國整體處於燃燒實驗階段（第三階段），目標明確：2027年實現燃燒實驗、2035年建成示範堆、2045±5年部署首批商用堆。
在"十五五"規劃中，氫能與核聚變能與量子科技、具身智能等六大產業共同被列入未來產業重點方向，明確提出強化可控核聚變的技術攻關，突破氚燃料製備循環、材料輻照考驗、高性能雷射、超導磁體製造等關鍵技術。
國家隊1：中國科學院電漿體物理研究所（安徽合肥）
位於合肥科學島，是中國核聚變研究歷史最悠久、成果最密集的研究機構之一，主導EAST和BEST兩大核心裝置。2023年牽頭組建中國聚變新能公司作為產業化平台，引入安徽省國資（合計持股75%）、中國石油旗下崑崙資本（持股20%）及社會資本共同參與，註冊資金145億元。
EAST（東方超環）——全超導托卡馬克實驗裝置
EAST是中國第一個、全球第二個全超導托卡馬克裝置，自2006年建成以來持續刷新世界紀錄，是中國核聚變研究的標誌性裝置。
2025年，EAST成功實現在1億℃條件下、1066秒的高約束模長脈衝運行，創造了全球最長脈衝運行紀錄。需注意的是，這一長脈衝是在低電流、低密度條件下實現的，並非聚變發電等級的運行參數，但其驗證了聚變堆穩態高約束運行的工程可行性，是全球聚變界公認的重要進展。
2026年4月，華中科技大學朱平教授團隊在EAST上取得重要進展——成功將電漿體密度提升至傳統格林沃爾德經驗極限的1.6倍，突破了常規運行區間，顯著提升了電漿體密度上限。格林沃爾德極限是電漿體物理領域長期沿用的一條經驗判據：在托卡馬克運行中，電漿體密度通常存在一個經驗上限，一旦大幅超過就可能觸發"大破裂"導致反應終止。但這一上限並非絕對的物理極限，全球多個團隊一直在探索在維持穩定性的前提下提升密度的方法。朱平團隊採用"微波內部加熱+低溫氘氣注入"的創新方案，核心思路是改變傳統的"從外向內加熱"模式（相當於將"燒水壺"換成"微波爐"），讓能量直接在電漿體核心產生，越靠近裝置壁溫度越低，同時注入的低溫氣體在電漿體和裝置壁之間自然形成保護層。這一方法在提升電漿體密度上限的同時，有效避免了不穩定性的觸發。（註：格林沃爾德極限為經驗判據，密度提升與聚變輸出功率之間並非簡單的平方關係，實際工程增益需經整合驗證。）
BEST（緊湊型聚變能實驗裝置）——邁向發電演示的關鍵一步
BEST全稱"Burning plasma Experimental Superconducting Tokamak"（燃燒電漿體實驗超導托卡馬克），是在EAST二十年技術積累基礎上設計的下一代裝置，定位為緊湊型燃燒電漿體實驗裝置（"緊湊"是相對於ITER的巨大規模而言）。
BEST總投資295億元，2025年5月正式啟動總裝，2025年10月杜瓦底座成功落位——杜瓦底座是支撐整個裝置超導磁體系統的巨型精密構件，重達數百噸，安裝精度要求達到毫米級。目標2027年建成並實現首次電漿體放電，2030年實現並網發電演示，聚變功率目標約200MW級。這是中國首台以發電演示為直接目標建設的核聚變裝置，標誌著中國聚變研究從"實驗驗證"正式邁向"工程發電"，是繼EAST之後最重要的工程里程碑。
中國科學院合肥物質院電漿體所研究員楊慶喜在2026年4月接受央視採訪時表示："全面協同，金融、科技、產業都要協同，任何一塊缺少都不行。國家大力支援重視的情況下，趨勢非常好，而且這個趨勢發展有助於縮短聚變投入商業應用的處理程序。"
國家隊2：中核集團核工業西南物理研究院（四川成都）
中核集團核工業西南物理研究院（簡稱"西物院"）位於四川成都，擁有60年核聚變研究歷史，是中國核聚變領域的另一支核心力量。2025年在這個60年技術積累基礎上牽頭組建中國聚變能源有限公司，註冊資金150億元，中核集團及旗下上市公司中國核電合計持股57%，中國石油崑崙資本持股20%，上海未來聚變能源持股11.81%，浙能電力持股5%，國綠基金持股3.19%。
中國環流三號——新一代"人造太陽"
中國環流三號是中國自主設計建造的第三代托卡馬克裝置，也是中國當前規模最大、參數最高的核聚變實驗裝置，被稱為"新一代人造太陽"。
2025年3月，中國環流三號首次實現"雙億度"——離子溫度達到1.17億℃、電子溫度達到1.6億℃。這是中國首次同時實現離子和電子的"億度級"溫度。這一成果意味著電漿體內部的粒子和能量都達到了聚變反應所需的極端條件。
2025年6月，中國環流三號進一步實現100萬安培電漿體電流、1億℃以上溫度、高約束模運行三項目標的同步達成。這一"百秒安培+億度+高約束"三合一成果在世界上極為罕見。其聚變三乘積（電漿體密度n × 能量約束時間τ × 離子溫度T的綜合指標）達到約10²⁰ m⁻³·s·eV量級（對應約10¹⁴ cm⁻³·s·keV），全球範圍僅次於法國的ITER項目。三乘積是衡量聚變裝置性能最核心的綜合指標，達到10²¹ m⁻³·s·eV（10¹⁵ cm⁻³·s·keV）量級即視為達到勞遜判據的"點火"門檻。該成果標誌著中國進入了核聚變"燃燒實驗"的準備階段。
2026年4月，中國環流三號的核心部件——第一壁（First Wall）實現全流程自主研發製造。第一壁位於托卡馬克真空室最內側，直接面向中心溫度超過1億℃的高溫電漿體，承受高能粒子的持續轟擊和極端熱負荷，相當於"人造太陽"的"貼身鎧甲"。
第一壁並非簡單的金屬板，而是由三種不同材料精密組成的"三明治"結構：
最外層是鎢（純度極高），熔點高達3422℃，是所有金屬中熔點最高的，熱導率173W/(m·K)，被高能粒子轟擊時損耗極低，能快速將熱量導走且不污染電漿體。
中間層是CuCrZr銅合金，實測導熱係數達400W/(m·K)，是普通鋼材的10倍以上，能在0.1秒內將鎢層表面數千攝氏度的熱量傳導到下層，避免局部過熱。
底層是低活化鐵素體馬氏體鋼，室溫屈服強度550MPa，比國際主流Eurofer97鋼高出16%；在650℃、90MPa工況下蠕變壽命可達2157小時。
實際上，中國早在2016年就為ITER項目交付了第一壁半原型件，並通過了嚴格的極限測試——在4.7MW/m²熱負荷下扛了7500次循環、5.9MW/m²過載熱負荷下扛了1500次，說明中國在這一領域已有深厚積累。此次環流三號第一壁實現全流程自主可控製造，標誌著中國在材料製備、銲接工藝、高熱負荷測試等全技術鏈條上實現自主能力，形成了完整的技術閉環。
CFEDR（中國聚變工程示範堆）——從實驗到商用的核心跨越
CFEDR原名CFETR（China Fusion Engineering Test Reactor，中國聚變工程實驗堆），於2025年6月正式更名為CFEDR（China Fusion Engineering Demonstration Reactor，中國聚變工程示範堆），定位從"實驗驗證"升級為"工程示範"。一字之差折射出中國核聚變對自身技術信心的提升——從"這能否工作"升級為"這能可靠工作"。
CFEDR是中國核聚變路線圖中承上啟下的核心裝置，承擔從BEST實驗堆跨越到最終商用堆的關鍵使命。目標2035年建成，設計指標：Q值>5（能量增益超過5倍）、聚變功率2GW、年發電量15億度。這意味著一旦建成，一座CFEDR就能滿足一個中型城市的全部用電需求。
中國聚變能源公司總工程師鐘武律在2026核能可持續發展論壇上表示，未來將通過實驗堆、示範堆、商用堆三階段發展路徑分批攻克關鍵技術，不斷提升核心參數，逐步釋放技術風險。在第一步實驗堆階段就需要全面驗證聚變的工程可行性，包括大型高溫超導強場磁體技術、"電磁-熱-力"多場耦合條件下的運行測試、電漿體運行控制（亟待加強AI技術進行破裂預測和應對）、以及高強度熱量安全匯出與有效轉換。
產業鏈層面，浙富控股已於2026年1月簽約研製CFEDR的超高熱負荷部件（偏濾器、第一壁）。這些部件的加工精度和材料性能要求極高，是示範堆建設中的關鍵工程節點。
民營企業：創新力量加速崛起
近年來，中國民營資本開始積極進入可控核聚變領域。據Fusion Energy Base統計，2025年全球聚變公司股權投資規模接近40億美元，中國和美國佔其中絕大部分。中國民營企業主要集中在緊湊型裝置、高溫超導磁體、AI控制等前沿方向，形成了與國家隊錯位競爭、互補發展的創新格局。
新奧集團（河北廊坊）
新奧集團是中國最早進入可控核聚變領域的民營企業之一，技術路線為球形環裝置"玄龍-50U"。球形環是托卡馬克的緊湊型變體，形狀從標準的"甜甜圈"變為"蘋果核"，環徑比更小、磁場更強、裝置體積更小、建造成本更低。
2025年5月，玄龍-50U實現全球首個氫硼（p-B11）聚變兆安級放電，電漿體溫度達到4000萬℃。需要指出的是，氫硼聚變點火溫度極高（約50億℃），電子軔致輻射損失遠超聚變能量產出，目前不存在商用發電的可能性。新奧的氫硼實驗主要用於裝置偵錯與電漿體物理實驗，為後期D-T路線積累資料和工程經驗，並非商用燃料路線。
新奧在AI控制領域也走在前列——其控制系統管理128個感測器，調節速度達到微秒級，是中國聚變裝置中最早部署AI即時控制的案例之一。整體規劃：2026年實現氫硼聚變反應、2035年建成商用聚變堆。
能量奇點（上海）
能量奇點成立於2022年，定位為托卡馬克技術路線的高溫超導緊湊型聚變裝置開發商。核心團隊來自中科院電漿體所和上海交通大學，技術路線上選擇了保守但成熟度高的托卡馬克路線，但在磁體上採用了下一代高溫超導技術（設計磁場強度12T，是傳統低溫超導磁體的2–3倍）。更高的磁場意味著同樣大小的裝置能約束更高密度和溫度的電漿體，從而實現更小的裝置尺寸和更低的建造成本。
能量奇點是中國聚變賽道中獲得頭部VC支援最多的企業，先後獲紅杉中國、高瓴創投等頂級機構投資。規劃目標：2028年建成Q>1的實驗裝置、2035年建成示範堆。
星環聚能（江蘇蘇州）
星環聚能成立於2022年，採用了獨特的磁重聯加熱技術路線。傳統托卡馬克通常使用中性束注入（NBI）或射頻加熱來加熱電漿體，而磁重聯加熱利用磁場線斷裂和重連時釋放的能量直接加熱電漿體。
2025年2月，星環聚能實現電漿體溫度1700萬℃，能量利用率達到65%——約為傳統NBI方式的3倍。這意味著同樣的能量輸入條件下，磁重聯方式能更高效地將能量轉化為電漿體熱能。星環聚能還在同步研發佈局下一代高溫超導磁體（Bi-2212材料，目標10T/10kA級），並規劃建設CTRFR-1驗證裝置。
瀚海聚能（四川成都）
瀚海聚能是中國唯一主攻場反位形（FRC）路線的民營聚變企業。FRC是一種直線型裝置，沒有傳統托卡馬克的中心孔結構，電漿體依靠自身攜帶的電流自組織形成閉合磁場結構，在相同磁場條件下可實現更高壓強，體積僅為傳統托卡馬克的1/20，是當前最緊湊的聚變裝置方案之一。
2025年7月，瀚海聚能HHMAX-901裝置實現中國首台商業化FRC裝置的電漿體點亮，約束時間達到毫秒級。雖然距離商用所需的長約束時間還有很大距離，但驗證了直線型磁約束聚變路徑在中國落地的可行性，為FRC技術路線在中國的工程化發展奠定了基礎。
關鍵配套企業與產業生態
可控核聚變的產業鏈延伸極廣，上游材料體系涵蓋金屬、無機非金屬、碳基材料及各類絕緣材料；中游涉及大量且種類繁雜的關鍵部件；下游則是更為複雜的維運體系。目前中國已初步形成了圍繞BEST和CFEDR的配套產業生態：
西部超導、安泰科技：為BEST/CFEDR提供高溫超導帶材（REBCO材料，載流能力1.5MA/cm²），這是製造超導磁體的核心原材料。
久立特材：提供特種不鏽鋼和鈦合金部件，應用於真空室和支撐結構。
浙富控股：2026年1月簽約研製CFEDR超高熱負荷部件（偏濾器、第一壁），是示範堆核心工程部件的關鍵供應商。
四、距離商業化還有多遠？物理理論與工程約束
核心物理門檻（必須突破）
溫度：D-T聚變需要電漿體溫度≥1.5億℃，目前中國環流三號達到離子1.17億℃，距離目標還差約30%。
聚變三乘積（nτT）：按照勞遜判據，D-T聚變需≥10¹⁴ cm⁻³·s·keV（即約10²⁰ m⁻³·s·eV），中國環流三號已達到約10²⁰ m⁻³·s·eV量級，約為點火目標的約1/5~1/3。
Q值（淨能量增益）：商用發電需要Q>5且穩定運行。目前EAST和中國環流三號尚未公佈淨能量增益實驗資料，未實現Q>1。ITER目標Q=10（2035年），中國BEST和CFEDR目標Q>5（2035年）。
約束時間：商用需要≥1000秒的穩態運行。EAST已實現1066秒（1億℃條件下），但執行階段的電漿體電流和密度尚未達到商用堆級。
工程化關鍵挑戰
材料（最嚴峻的瓶頸）：聚變反應產生14MeV高能中子，第一壁/偏濾器需承受10MW/m²熱流密度加中子輻照損傷。現有材料的服役壽命不足1000小時，而商用反應堆需要超過10萬小時。這是全球材料科學界正在攻克的核心難題。
氚自持：氚的半衰期僅12.3年，自然界幾乎不存在。商用聚變堆需要通過包層中的鋰與中子反應（Li+n→T+He）來增殖氚，實現"氚自持"。目前增殖效率不足50%，商用要求超過100%。
穩態控制：電漿體存在多種不穩定性（邊緣區域模ELM、大破裂等），需要微秒級的即時反饋控制系統進行主動抑制。AI控制技術剛剛起步，已在新奧玄龍-50U上初步驗證。
成本：CFEDR投資超千億元。當前實驗堆階段尚無商業化電價，主流預期是商用目標度的電成本需具備與現有能源競爭的能力。
中科院電漿體所研究員李建剛在2026核能可持續發展論壇上指出："相比裂變，聚變的複雜程度要高得多，它幾乎把地球上所有的關鍵技術都用了一遍。單是主機系統就要用到低溫技術、超導技術、電磁系統、氚相關技術。上游材料涵蓋金屬、無機非金屬、碳基材料；中游涉及數量龐大且種類繁雜的關鍵部件；下游則是更為複雜的維運體系。聚變的話題很熱，但不要被這股熱浪燒暈了。"
中國聚變能源公司總工程師鐘武律也指出，當前聚變領域尚存三大科學問題和三大工程問題：科學層面——尚未實現高溫電漿體穩態自持燃燒、極端工況下結構材料損傷機理不明、氚規模化循環技術未驗證；工程層面——大型高溫超導強場磁體未直接應用、電漿體運行控制須AI輔助、極端熱量的傳導轉換效率待驗證。
五、權威時間線：2027燃燒實驗→2035示範堆→2045±5商用
可控核聚變研究劃分為六個階段：原理探索→規模試驗→燃燒實驗→實驗堆→示範堆→商用堆。中國目前處於第三階段（燃燒實驗階段），正加速向實驗堆跨越。
2025–2027年：燃燒實驗階段。中國環流三號按計畫推進全面升級，目標2027年首次實現燃燒實驗。BEST建成並偵錯。
2030–2035年：工程示範堆階段。BEST目標2030年實現並網發電演示（聚變功率約200MW級）。CFEDR目標2035年建成，實現Q>5、聚變功率2GW、年發電15億度。
2045±5年：首批商用堆階段。在示範堆充分驗證技術可行性與經濟性的基礎上，逐步啟動首批商用堆建設。
2050年+：規模化階段。全球聚變電網建成，大規模替代化石能源。
核工業西南物理研究院聚變技術研究所副所長白興宇在2026年4月的媒體採訪中明確表示："計畫上準備在2035年做出我們的聚變先導實驗堆，2045年左右做示範堆——就是從實驗堆→示範堆→商業堆的邏輯。"
國際層面，ITER項目（法國卡達拉舍）由中、歐、美、俄、日、韓、印七方聯合建設，是目前全球規模最大的托卡馬克工程。設計目標在數百秒尺度內實現約500MW聚變功率輸出、Q=10。目前處於安裝與系統整合階段，真正決定聚變工程可行性的氘氚聚變實驗結果預計到2039年左右才能揭曉。
六、總結：從路線圖到落地，聚變前景可期
技術路徑：中國以托卡馬克（磁約束）為絕對核心路線，緊湊型（球形環/FRC）為重要補充，D-T燃料是唯一可行的商用燃料方案。
進展里程碑：EAST 1066秒穩態運行創造全球紀錄、環流三號雙億度+百萬安培+高約束模同步達成、BEST 2027年實驗堆目標明確、CFEDR 2035年示範堆規劃清晰。2026年4月，"十五五"規劃將核聚變列入未來產業六大重點方向，國家資本加速入場。
商業化判斷：物理參數已達目標的50%–70%，但工程材料（壽命差距約100倍）、氚自持（效率差距約2倍）、成本等關鍵瓶頸的突破仍需時日。基於物理理論極限、工程技術瓶頸和權威公告，可控核聚變距離首批商用堆至少15–20年（2045±5年）；2035年前僅能實現示範性發電，無法大規模商業化。
中國正在將核聚變從"永恆的50年"轉化為一張清晰、可執行的工程路線圖。 (洪泰智造)