星海舰长：中国聚变公司成立，能源革命就要来了？

lameihua

　　1990年2月，中苏关系正常化不久，中国核工业西南物理研究院院长李正武，突然收到了一封来自苏联的信。

　　信是苏联同行、苏联国防委员库尔恰托夫研究所所长卡多姆采夫院士写来的，内容不长，主要只有一个意思：

　　我这里有个“好东西”，苏联已经无法维持它了，你要不要？我可以“有条件”地赠送给你。

　　卡多姆采夫所说的“好东西”，其实就是苏联在80年代初刚刚研发成功的全球首个超导托卡马克核聚变试验装置：T-7。

　　要知道，当时的国内，都还停留在常规托卡马克装置研究层次，对于超导托卡马克，基本上是一片空白。

　　现在苏联人竟然主动送上来一套，这简直是天赐良机。

　　但是呢？卡多姆采夫提了个条件：设备可以送给你们，但请你们给我们提供1800万卢布，我们所里发不出工资了……

　　那可是1990年，中国各个科研机构都穷得叮当响，外汇更是紧张，哪来的1800万卢布？

　　无奈之下，李正武去找了中科院离子体所所长霍裕平院士：你要不要？

　　霍裕平是全国顶尖等离子体物理学家，非常清楚T-7对中国意味着什么，所以二话不说就拍板：要了！

　　但问题在于，等离子体所也没1800万卢布啊！

　　不过，霍裕平到底是在美国工作过的，非常有商业头脑，马上提出了一个替代方案：以货易货行不行？

　　卡多姆采夫爽快地答应了，毕竟当时苏联物资奇缺，中国商品到了苏联，往往能卖出几倍的价格来。

　　于是，离子体所砸锅卖铁拿出一笔资金，又从银行贷款了一部分，从全国各地采购了一批羽绒服、牛仔裤、毛衣、皮大衣、罐头，运到了苏联，把T-7给换了回来。

　　采购商品的总花费，只有400万人民币，赚大了。

　　在随设备一起投奔中国的苏联科学家的帮助下，1994年，等离子所比葫芦画瓢，组装出了零件全国产的超导托卡马克装置HT-7，后来又搞出了HT-7U全超导非圆截面托卡马克装置，也就是现在位于合肥的EAST——东方超环。

　　从此，中国核聚变研究，终于在世界上拥有了一席之地。

　　如果非要类比的话，T-7就像买来的瓦良格号，HT-7就像我们的山东舰，而EAST，就是我们的集大成之作——福建舰。

　　2025年1月，EAST成功实现了超过亿度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次创造了托卡马克装置高约束模运行新的世界纪录。

　　2025年4月，EAST团队负责人、中国聚变设施总指挥李建刚院士透露，预计2027年建成全新聚变发电BEST装置，最迟到2030年就会看到“核聚变点亮的第一盏灯”。

　　2025年7月，中国聚变能源有限公司正式在上海挂牌成立。

　　同样是2025年7月，美国核聚变公司CFS与谷歌公司签署全球最大售电协议，计划在2027年实现商业发电。

　　看起来，核聚变真的就要来了？

　　一

　　说实话，虽然这些年世界各国在核聚变研究上投入了大量资金，但唱衰核聚变的声音，却不绝于耳。

　　甚至还诞生了一个核聚变“永远还有50年”的梗：

　　小学时，老师说核聚变还有50年。

　　上中学时，老师说核聚变还有50年。

　　上大学时，核聚变还有50年！

　　你这哪是核聚变发电啊？你这是“核聚变画饼”啊！

　　这种看法有道理么？

　　有。

　　我们可以看一下核武器，1938年，德国物理学家奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼成功进行了中子轰击铀原子核的实验，证实了“裂变效应”这个理论物理现象。

　　然后呢？仅仅7年后，原子弹就炸响了。又过了9年，人类第一座核电站就发电了。

　　可是核聚变呢？

　　亚瑟·爱丁顿于1926年首次发表了恒星通过氢的聚变产生能量的理论，然后在40年代，可控核聚变研究开始。1958年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室就首次实现了可控核聚变。

　　如此快的速度，让当时的无数人相信，按照这种进度，可控核聚变真的可以50年内就实现，人类将告别能源带来的一切纠纷和争端，步入全球大同的美好时代。

　　可是现在呢？距离核聚变理论诞生，99年过去了。距离人类首次可控核聚变，67年过去了。

　　这么多年了，核聚变在哪里？别说商业投入运营了，就连可靠的试验，都一次都没有实现。

　　失望的核聚变科学家理查德·波斯特甚至提出了一个“气球理论”：

　　“核聚变，就像一个原始文明决定登月，他们发明了气球飞上天空，虽然没飞多高就掉下来了，但他们继续制造越来越强大的气球，显然每个气球都比上一个飞得更高，但想靠气球登月，注定是不可能的”。

　　事实上，在科学界，也有大批的科学家，从成本、技术、工程、材料等等方面，去论证核聚变不可行。就连马斯克也跳出来凑热闹，声称：“我们无需可控核聚变。”

　　为什么这么多人反对？主要是因为可控核聚变太难，进度太让人失望了。

　　太阳为什么能发生核聚变？因为它的质量足够大，引力把所有带电的等离子体约束住了，所以在2500万度就发生了核聚变，而且因为引力一直存在，所以反应可以一直持续下去。

　　所以如果我们想模拟太阳发生核聚变，那就必须通过加热输入能量，微观上让原子核发生电离变成等离子体，最后发生聚变。

　　但问题在于，这个加热过程中，温度要达到1亿度，世界上没有任何一种物质能承受这种温度。

　　所以科学家就想用磁场，把等离子体“约束”在磁场中发生聚变反应。

　　这就是目前最主流的技术路线——托卡马克磁约束法。

　　托卡马克装置是苏联人发明的，它像一个甜甜圈，用电磁铁造成一个电磁笼子，里面的磁场强度相当于地球磁场的1万倍，能让粒子在其中悬浮、旋转，在温度达到一定高度后，就能发生聚变反应。

　　根据劳森判据，核聚变主要看三个数据：粒子密度n、温度T、约束时间τE，三者的乘积一定要大于一定值（10的21次方）才能够实现点火。

　　所以，要成功核聚变，温度要上亿度，约束时间至少要大于一秒钟，另外要有足够多的粒子。

　　从理论上来看，核聚变是很简单的，不就是一个高压锅烧开水么？锅要把水都关在锅里，持续很长时间，让他们发生反应，变成水蒸气，压力变大，最后发生反应。

　　可问题在于，理论上行得通，但从工程上实现，实在是太难了。

　　一个最简单的道理，你要形成地球磁场1万倍的磁场，光靠磁铁是不行的，需要用电。为了避免电磁线圈发热损失能量，就要用电阻为零的超导线圈，这样才能实现低损耗维持磁场。

　　但问题又来了，怎么实现超导？在目前超导材料没有实现突破的情况下，只能把线圈放进液氮里面泡着，才能实现超导。

　　这样还是有问题，第一，托卡马克里面是上亿度高温，外面是零下269度的低温，怎么把这两个温度放在一起？第二，高能粒子在反应过程中，很容易把周边材料打坏，到底用什么材料来造这个高压锅？

　　当然更关键的是，就算你解决了上面的问题，怎么让整套设备发出来的电，多于它耗费的电？

　　对于这个指标，业界用的是聚变能量增益因子Q，如果Q小于1，意味着赔本。如果Q大于1，才意味着产出大于投入。

　　但是别着急，大于1，也并不意味着就能用来发电赚钱，因为你要考虑一系列运营成本。一般认为，Q≥10，即输出能量是输入能量的10倍，才初步具有商业价值，Q>30，才能真正拥有相对煤电的价格优势。

　　那么现在托卡马克磁约束方案的最好成绩是什么呢？还没有突破1。

　　更令人失望的是，为了让Q突破1，35个国家合作开始了国际热核聚变实验堆计划ITER，它要建造一个世界上最大的托卡马克装置，以验证核聚变发电的科学和工程技术可行性。（关于ITER，可以看我们去年的文章《聊聊可控核聚变这件事》）

　　但问题在于，ITER的进度太让人郁闷了，先是因为选址问题扯皮了7年之久，然后又因为美国退群的原因导致资金链断裂，不得不另找“金主”——中俄。

　　中俄加入之后，美国觉得不对，又加入进来，还把韩国、印度也拉了进来。

　　稍微有点国际政治常识的都知道，任何一个国际组织只要有了印度，那马上就会被搅和得鸡犬不宁。

　　然后呢？ITER管理层又被日本人把持，结果西方式的科研团队，日本式的管理文化，印度式的胡搅蛮缠，还有美国进进出出的抽风，乱七八糟混在一起，发生了奇妙的“化学变化”，导致ITER进度一直处于不断跳票和不断打脸的过程中。

　　按照最初计划，ITER在2010年之前就能投入运行。

　　但到了2007年，这一预期变为2016年。

　　2016年，又变成了2021年。

　　到了2021年，又推到了2033年。

　　有人怀疑，ITER已经成了一些科学家刷论文和躺平赚钱的骗局工程！

　　搞了这么多年，花了这么多钱，最后还是这个结果，怎能不让人灰心丧气？

　　所以，心灰意冷的情况下，出现核聚变“永远还有50年”的梗，也就不意外了。

　　二

　　那么，核聚变进度不如人意，我们就应该放弃核聚变研究吗？

　　并不是。

　　——往大了说，发展核聚变，是为了人类文明延续和发展。

　　人类的文明史，其实就是对能源的发现和利用史。

　　从木柴到煤炭，再到石油和电力，能源始终是推动文明进步的关键因素。

　　但现在地球人口的爆炸，完全依赖能源生产极其发达后带来的生产力提高，而且随着越来越多的人口走向现代化、城市化，对能源的消耗也将进一步增加。

　　那么问题来了，我们现有的能源多依赖于化石能源，这些能源还能维持多久？

　　目前科学界比较认可的数字，也就100-300年。

　　而这对人类文明史来说，不过弹指一挥间。

　　那么，当这些化石能源消耗完之后，人类怎么办？人类文明会不会毁于一旦？看看朝鲜在苏联石油停供后的大饥荒，就知道了。

　　人类区别于动物的本质，在于人类今天吃饱了，会思考明天吃什么。

　　所以在上个世纪，国际能源署组织了3000名科学家讨论了3年，最终得出了一个结论：

　　人类的终极能源，80%来源于核聚变，再加上20%的可再生能源。

　　为什么以聚变为主？原因很简单，核聚变的能量转换效率太高了。

　　一个100万千瓦的煤电站，一年要烧200万吨煤。

　　一个裂变核电站，一年需要30吨的铀，转换效率秒杀燃煤。

　　看起来，这个转化率已经很高了，但问题在于，地球上用于核裂变电站的燃料，不管是铀、钍、还是钚，都是有限的，开采和浓缩也比较费劲，也不可能支撑人类文明的长久延续。

　　看来看去，就只有核聚变了。

　　在长久以来，人类都是在陆地挖能源，但转化率最高的能源，其实在海里，一升的海水可以提取0.03克的氘，释放的能量高于340升汽油燃烧产生的能量。

　　全世界海水有多少氘？40万亿吨。

　　一个百万千瓦的聚变电站一年需要多少氘？304kg。

　　也就是说，如果攻克聚变发电技术，地球上的能源，人类100亿年也用不完！

　　更关键的是，核聚变不会产生污染，更不会发生核泄漏，是人类目前认知中最完美的、没有任何排放的、安全的、可以无限利用的能源。

　　只有搞定核聚变，人类文明的延续，才有最基本的保障。

　　目前，中国已经突破了二氧化碳合成淀粉技术，而所需的，无非也只是电。

　　假设核聚变研发成功之后，那也就意味着我们拥有了无限能源和无限粮食，人类文明，将进入一个全新的发展阶段，从被动获取能量，到主动制造能量。

　　这是人类飞出地球，成为星级文明的坚实根基。

　　——往小了说，这是中国赢得中美博弈的最大机会，也是差距最小的机会。

　　可能很多人不知道的是，中国在核聚变领域，已经妥妥进入了第一梯队了，也是唯一一个有资格与美国叫板的国家。

　　所以和AI、芯片一样，核聚变的研究，也被魔怔的美国人拉扯到了大国博弈的框架之中。

　　比如，早在2018年，美国能源部发布的《中美民用核能合作政策框架》，就卡死了中美核聚变合作的唯一途径，美国甚至还想把中国踢出ITER，不让中国从国际合作中获取技术和数据。

　　更关键的在于，美国正在核聚变的另一条技术路线上突飞猛进——惯性约束。

　　2022年，美国的国家点火装置NIF在三个足球场这么大的空间里面，用196路激光，在9.3个纳秒的时间内打到只有0.1毫米大小的靶丸上，实现了可控的点火，用2.1兆焦耳激光能量，释放 2.5兆焦耳能量，Q>1。

　　目前，这种点火已经成功了7次，最高的Q值达到了4.13。

　　用美国能源部的话说，这是他们在70年科学历程中，最伟大的突破之一。

　　但问题在于，美国人玩了一个文字游戏。

　　一般来说，Q值是所有的产生能量与所有输入能量之比，激光能量2.1兆焦，释放2.5兆焦，的确很厉害。

　　但产生这2.1兆焦激光能量耗费了多少能量，你咋不说呢？

　　事实上，美国的激光器将电能转换为有用光能的效率低的吓人，只有1%，也就是说，为了实现这2.5兆焦能量，美国用了422兆焦的能量，这还不算维持实验环境需要的能量、变成热能散走的能量、制作靶丸需要的能量等等。

　　这样来看，美国的试验，真正Q值连0.01都不到。

　　所以，指望这种技术路线去发电，想都别想，要想发电，还要老老实实回到托卡马克技术路线上来。

　　不过呢？美国虽然技术上投机取巧了，但在商业上，却提供了一个极佳的画饼故事。

　　果然，NIF实现Q>1之后，核聚变成为了美国仅次于AI的概念股，各路资本闻声而动，纷纷投入到核聚变当中。

　　微软签约了核聚变公司Helion，预计于2028年实现核聚变发电。

　　谷歌出资创建TAE Technologies，研发氢硼聚变反应堆，目标在2030年前实现可控聚变能发电。

　　英伟达参与了比尔盖茨创立的核能公司TerraPower最新一轮6.5亿美元融资，也开始押宝核聚变。

　　就连炙手可热的OpenAI，也开始投资聚变产业，向Helion、Oklo等聚变企业投入了大量资金。

　　显然，美国不仅要控制算力的未来，还要控制电力的未来。

　　至此，中美关于核聚变——这一能源圣杯领域的角逐，从技术竞赛阶段，演进到了商业竞赛阶段了。

　　美国的激光约束核聚变路线，其实并不可怕，但美国这种资本蜂拥而至，却很可能通过饱和式研发而歪打正着，搞出什么突破来。

　　比如前文提到的已经和谷歌签了供电合同的CFS，他们的聚变装置直径只有ITER的四分之一，但因为采用了新的磁体，不仅成本大大下降，据说Q值也将大大高于ITER。

　　而且，现在谷歌还在试图用AI来调控托卡马克装置等离子体，以图取得突破。

　　显然，这种各路人马齐上的多元探索，正在给核聚变突破提供全新的可行性。

　　我们可以看看这次AI革命，不就是因为群雄并起的情况下，某一家技术的偶然突破才爆发出来的么？

　　如果美国率先取得了突破，带来的就不仅仅是电费便宜了，而是整个中美博弈格局发生彻底的颠覆性改变，中国在美国能源优势的压力下，毫无胜算。

　　所以，这个高地，美国去爬了，中国就绝对不能落下。

　　更何况，中国在核聚变领域，比美国并不差，相反，在某些领域甚至更强！

　　中国不仅有师承苏联精华的东方超环EAST，其实在西南大山里，还有一个吸纳了全世界先进技术的托卡马克装置——HL-2M。

　　HL-2M源自某次中国某高层领导去法国参观ITER（中国贡献了10%的研发资金），看了ITER那个半死不活的样子，回来就说：中国聚变研究不能只等ITER，中国全方位参与ITER，但也必须要有自己的研究计划。

　　于是，中国利用前期获得的ITER方案和数据，自己在成都造了一个中国版ITER——HL-2M。

　　现在，HL-2M已经实现百万安培亿度H模，也就是说，同时实现了等离子体电流一百万安培、离子温度1亿度、高约束模式运行，三参数乘积已经达到了10的20次方量级！

　　距离点火，已经只有一步之遥！

　　从技术研发角度，可控核聚变研究可分为原理探索、规模试验、燃烧实验、实验堆、示范堆、商用堆六大阶段。目前中国马上进入燃烧试验阶段，一旦成功，实验堆、示范堆马上就需要上马，耗资巨大。

　　在这个时候，资本的投入就很关键了。

　　在科学界，一直有一个观点。

　　第一次科技爆炸，是个别科学家零星突破的结果。

　　第二次科技爆炸，是科研机构、大学集中突破的结果。

　　而第三次科技爆炸，是国家级力量和全社会资本推动的超级科学项目突破的结果。

　　从这个角度来看，核聚变完全符合第三种。

　　当前，面对美国咄咄逼人的核聚变研发进度，中国也必须加大资金投入，向核聚变圣杯发起最后的冲锋。

　　而这，也是国家层面成立聚变能源有限公司的真正原因。

　　聚变能源有限公司不仅有中核集团的注资，中国石油昆仑资本、上海未来聚变、中国核电、浙能电力、国家绿色发展基金和四川重科聚变等公司也签订了增资协议，增资之后，公司注册资金已经达到了150亿元。

　　而在此前，另一个核聚变国家队——中国科学院牵头成立的聚变新能，也已经开始在合肥开工了新一代聚变试验装置BEST。

　　令人欣喜的是，除了核聚变国家队，有越来越多的民营企业也开始踏入这个赛道。比如新奥集团、星环聚能、能量奇点和瀚海聚能等等，都已经先后获得了一系列融资，正在按照不同的技术路线开展核聚变研发。

　　比如米哈游（你没看错，就是这个游戏公司）投资的一家公司，其新一代强磁场高温超导托卡马克装置—洪荒170，水平已经超越了向谷歌签约供电的CFS，到2027年就能完成建设，前景非常光明。

　　这样一来，中美的核聚变竞争，已经踏上了同一块门槛，而中国“国家队+民营”的双保险模式，再加上中国门类齐全的工业体系，也成为中国抢在美国之前，点亮人造太阳的最大底气。

　　从李建刚院士“2030年前点亮第一盏灯”的军令状来看，中国距离核聚变突破，也许真的只需要几年时间了。

　　三

　　那么，中国成立聚变能源公司，继续死磕核聚变，到底有什么意义？

　　要论现实意义，那肯定就是电能。

　　要知道，中国虽然是发电第一大国，但电力供给仍然不足。

　　前些年的拉闸限电，我们记忆犹新，主要就是随着城镇化的不断提速，电力的供应跟不上了，几乎每年都要增加5000亿度以上的用电需求。

　　5000亿度什么概念？看看三峡的2024年发电量吧，只有1118亿度。

　　可是中国上哪再去建设5个三峡去？

　　现在知道中国为啥拼命搞风能、光伏以及投资1.2万亿去建设雅鲁藏布江水电站了吧？

　　但问题在于，这些都解决不了中国的用电难题。

　　风能、光伏虽然绿色无污染，但这种电力不稳定，晚上不发电，没风不发电，储能设施又太贵，搞制造业怎么能依靠这种不稳定的能源？而雅鲁藏布江水电站，投资实在是太大了，而且就算建成，也不过3000亿度的发电量，还是不够。

　　2024年，中国数据和算力中心的耗电量，已经达到了2500亿度，那么随着H20芯片解禁、昇腾610芯片的产能爬坡，中国AI产业能耗将成为中国未来增速最快的用电大户。

　　那咋办？在火电厂不能再增加（要碳中和）的情况下，就只能寄希望于聚变电站了。

　　而且，核聚变不仅能发电，在科研领域还有巨大的拉动作用。

　　别忘了，1969年美国阿波罗计划，带动了500度项高科技专利技术的发明，并衍生出3000多种技术成果，这些技术多数用于民用和国防军工，为美国80年代经济的腾飞打下了坚实的基础。

　　同样的道理，核聚变研究，也具备极大的技术衍生价值。

　　比如，核聚变需要超导，现在的高温超导技术进步已经达到了-183度，而且正在向-100度迈进，如果有一天实现了室温超导，那将带来一场多么大的技术革命？

　　比如，磁共振成像（MRI）已经成了医院检查疾病的重要手段，核磁共振的磁场越高，分辨率越好，看得越清楚。目前核磁共振的磁场基本在5特斯拉左右，如果利用核聚变攻克的磁场技术，实现10特斯拉乃至15特斯拉，就可以看到小到细胞的癌变，有助于早期干预。

　　甚至核聚变需要的燃料氦3，也是人类去探索月球的巨大动力之一。

　　刘慈欣在小说《黄金原野》中，讲了这么个故事：

　　在一个大饥荒的年代，一位老人在弥留之际把他的几个孩子叫到病榻前，告诉了他们一个自己保守终生的秘密：在村子后面的一片荒地里埋着大量的黄金。老人死后，他的孩子们就在那片荒地上疯狂地挖掘，最后发现黄金并不存在，但他们的挖掘把那片荒地开垦为良田，正是这片田地使孩子们在饥荒中生存下来。

　　今日中国核聚变征程，恰似千万双手共同开垦的黄金原野——

　　政府给出方向，科学家付出知识，资本付出金钱，媒体付出宣传，每一个环节，都是用社会信心，来对未来押注。

　　从这个意义上说，核聚变研发的终极意义，不只是为了突破某个具体的技术节点，也不只是为了单纯发电，更不是为了大国之间的筹码博弈，而是为了让人类文明从地球上的战火和撕扯中抬起头来，拾起被遗忘的星辰野心，让人类相信，自己配得上更浩瀚的未来。

　　虽然核聚变技术突破真的很难，但请把目光放得更长远一些。

　　人类文明的科技进步并非匀速前行，而呈现出飞跃式的爆发态势。

　　现代文明的爆发，主要依赖两次理论奠基——牛顿力学和相对论。

　　每一次理论基础的巨变之后，都需要经历漫长的技术孵化期。

　　这个过程，犹如培育一棵苹果树。

　　这棵大树上长满了很多苹果，位置较低的苹果自然容易入手，人们率先采撷了它们（例如蒸汽机）；而那些高悬枝头、滋味最为甘美的（如汽车、飞机），则耗费了两个世纪的光阴才最终被触及。

　　随着初次采摘的渐入尾声，爱因斯坦已在旁播种下名为“相对论”的新苹果树。

　　如今，这棵幼苗早已长成枝繁叶茂的擎天巨树。

　　我们的核聚变迟迟难以得到突破，并不能说明这条路是错的，只是因为这棵树上，低处的苹果（比如核电站等）已经被我们摘得所剩无几。

　　而最香甜的苹果，仍在树枝高悬。

　　这颗苹果，总有一天，要属于我们中国人。