谁在追逐“人造太阳”？

3月19日，中核集团召开新闻发布会，公布了第一批向全球开放的科研设施及试验平台。此次宣布开放的设施包括新一代“人造太阳”的中国环流三号（HL-3）实验装置、紧凑型质子回旋加速器等10个项目。

（来源：微信公众号“能源评论•首席能源观” 文／丁文影）

何为“人造太阳”？

目前，人类已知核聚变的模式有两种：一种是类似太阳这类恒星，通过氢核之间的连续碰撞实现核聚变；另一种是类似氢弹的反应原理，即先通过核裂变（原子弹引爆）创造出高温、高压且短时间封闭的环境，而后引发核聚变。不过，氢弹属于不可控核聚变，不能用来发电。

可控核聚变之所以被称为“人造太阳”，是因为核聚变的原理和太阳内部的反应极为相似，都是在高温之下，通过氘和氚反应产生氦和中子，再释放出大量能量。氘和氚都是地球上廉价且丰富的元素，海水中氘的总储量可能超过40万亿吨，且提取技术成熟。氘氚聚变产生的中子可以通过轰击天然锂中的同位素锂6，使其裂变为氚和氦，再将氚作为原料提取并循环利用。

相较核电站利用的核裂变方式，核聚变所产生的能量是核裂变产生能量的4倍。据悉，1升海水中可以提取约 0.03克的氘，氘产生的聚变能相当于300升汽油释放的能量。除了释放的能量大，核聚变的过程还不会排放二氧化碳或其他温室气体，因此被视为“终极能源”。

经过多年探索，当前，磁约束核聚变被看作较为可行的路径，其实现方式包括托卡马克装置和仿星器。托卡马克是目前全球各国投入最大、最接近核聚变条件且技术发展最成熟的途径。2023年8月25日，“中国环流三号”托卡马克装置（HL-2M）首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。

目前，核聚变的最大难点在于“可控”。核聚变要实现发电，至少面临四方面技术挑战：一是要长时维持等离子体在1亿摄氏度高温之上，发生足够多的聚变反应；二是消耗掉的燃料能够及时补充；三是反应堆容器壁的材料能经受极端环境考验；四是能将聚变产生的能量以最高效率转化为电力。当前世界上还没有一款聚变堆能同时解决上述关键问题，各国都还处在探索阶段。

>>2023年11月3日，全球最大“人造太阳”项目——国际热核聚变实验堆计划（ITER）的最后一批磁体支撑产品在广州交付。

多国发力“人造太阳”，

我国是最早参与者之一

我国作为核聚变领域的重要参与者和贡献者，早在20世纪60年代便开始了相关研究。1970年，我国开始自主设计实验装置；1984年我国初代“人造太阳”环流器一号建成，它标志着我国可控核聚变研究由原理探索进入规模物理实验阶段，使我国成为除美国、苏联、日本和西欧外，自主研制成功中型托卡马克核聚变研究装置的国家。2007年，我国又自主设计了世界首个全超导托卡马可装置——东方超环，受到国际社会广泛关注。

2023年11月3日，由东方电气集团承制的国际热核聚变实验堆（以下简称“ITER”）项目的18套极向场线圈PFCS 3-4悬挂梁在东方电气（广州）重型机器有限公司举行交付仪式，设备将以水陆联运的方式到达港口，再由海运抵达位于法国的ITER项目现场。交付仪式的完成，标志着我国为实现ITER项目第一次等离子体放电奠定了坚实的基础。

国内目前在核聚变技术研发上形成了多股力量。市场化资本支持下的能量奇点和星环聚能均在2021年成立，至今合计募资约14亿元。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所（以下简称“中国科学院等离子体所”）与中核集团核工业西南物理研究院则分别带领两支“国家队”，在2023年加速启程。

从全球范围来看，美国、欧盟、俄罗斯、日本和印度等国家或地区在核聚变领域也都取得了不同进展。

由美国加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）研制的美国国家点火设施（NIF），是世界上最大的激光器，能模仿太阳中心的热和压力，用以创造核聚变反应。2022年12月14日，该实验室首次实现可控核聚变点火成功，这是人类有史以来第一次实现核聚变反应的净能量增益，在科学研究上意义重大。

日本也在核聚变领域布局良久。2023年12月，欧盟和日本共同打造的核聚变反应堆JT-60SA正式投入运行，该装置的目标是把燃料加热至2亿摄氏度，并维持约100秒。

在监管方面，英国政府认为，核聚变不需要使用裂变材料，也没有反应失控的风险，危险性大大低于传统核电站，所以需要将两者分开监管。2023年10月，英国率先就核聚变立法，在新《能源法》中明确核聚变设施监管规则。

除了国家层面的投入，对于二级市场的企业来说，核聚变在未来有潜在的巨大增量，随着相关技术突破及资本涌入，为可控核聚变的商业化按下加速键。

2021年，高温超导技术取得突破，11月，美国核聚变公司Helion宣布获得5亿美元融资，投资人包括OpenAI创始人、Facebook联合创始人等。同月，加拿大核聚变企业General Fusion也获得了1.3亿美元的E轮融资，由淡马锡领投，亚马逊创始人贝佐斯等跟投。

根据核聚变行业协会的报告，到2022年年中，全球核聚变行业累计融资47亿美元，其中28亿美元是2021年中期之后募得。到2023年年中，融资规模增至62亿美元，其中仅2.7亿美元来自政府等公共资金，绝大部分资本来自私营部门。

根据标准普尔资本智商公司（Capital IQ）的数据，2022年该领域成立的创业公司数量迅速攀升至近40家，仅2022年内就获得了约50亿美元的风投资金。同时，根据凯旋创投的预测，全球核聚变市场规模将从2022年的2964亿美元增长至2027年的3951.4亿美元。

核聚变俨然已是一条炙手可热的赛道。

国内市场渐热

近年来，国内市场上部分具备可控核聚变相关技术的公司开始受到资本的追捧。

位于河北廊坊市的清洁能源公司新奥集团是我国首家致力于商业化核聚变的公司。2018年，新奥集团还联合北京大学、日本东京大学等高校创办了新奥核聚变科技研发公司。

作为独家供应商，安泰科技为中国“人造太阳”EAST大科学工程装置批量提供偏滤器全钨复合部件。它也是目前在建的ITER项目中钨铜复合部件的重要供应商。钨偏滤器被认为是在核聚变领域中最难生产和制造的部件之一，安泰科技在核聚变全钨偏滤器复合部件的研究和制造方面已经走在了世界前列，也是目前全球唯一具有工程化生产经验的公司。

此外，由国光电气为ITER项目研制的屏蔽模块热氦检漏设备则是全球首台套达到核工业技术要求的产品。该公司研制的核工业聚变领域专用金属泵及阀门实现了核心部件国产化，填补了国内空白。

2022年可谓我国在可控核聚变领域的投资元年，这一年行业里发生了两笔大额融资。能量奇点在2月宣布完成近4亿元的天使轮融资，由米哈游和蔚来资本共同领投，红杉中国种子基金和蓝驰创投跟投。6月，星环聚能宣布完成数亿元天使轮融资，背后包括顺为资本、昆仑资本、中科创星、远镜创投、和玉资本、红杉种子基金、险峰长青、九合创投、联想之星等多家知名机构，是中国首个由风险投资驱动的核聚变商业化探索项目企业。拿到融资后，星环聚能在7个月内联合清华大学完成了第一代实验模型机的安装工作，并在2023年7月首次获得等离子体。据了解，在纯射频波加热、钨偏滤器等条件下实现稳态高约束模等离子体放电，是ITER的基本运行模式之一。

供应链企业也随之获得机会。投资星环聚能之后，中科创星在2023年6月与云启资本等一起，参与了甚磁科技的天使轮融资，联想创投和航天投资在4个月后也投资了甚磁科技。成立于2022年12月的甚磁科技，主研高温超导材料。

2024年1月，甚磁科技完成新一轮近亿元人民币融资，本轮融资由中国航天、联想创投等多家机构联合投资，资金将主要用于产品产线建设、技术研发与迭代及日常运营。

坊间有说法称人类实现可控核聚变“永远还有50年”，即便当下投资火热，未来几年核聚变初创企业的发展状况才是市场最为关注的。相关协会报告指出，核聚变是资本密集型行业，随着全球融资环境变差，风投一般只能给到种子轮或A轮投资，要想长远发展，核聚变企业还需要吸引到“更多的钱”。

相比之下，我国的核聚变研发“国家队”在总研发人数和融资规模上更占优势。2023年5月，皖能电力与中国科学院等离子体所等机构合作的聚变新能有限公司在安徽合肥成立，注册资本金为50亿元，将建设紧凑型聚变能实验装置BEST。

皖能电力的公告显示，中国科学院等离子体所、合肥综合性国家科学中心能源研究院团队组建了员工持股平台，持有20%股份。聚变新能采用高温超导磁体，分实验堆、工程堆、商业堆三步走，第一步是建设紧凑型聚变能实验装置BEST，希望实现长时间稳定控制燃烧等离子体，未来装置将演示聚变发电全过程，包括氚的产生、提取和循环加料。

2023年11月，中核集团与江西省政府签订战略合作框架协议，计划在江西联合建设可控核聚变项目，工程总投资预计超过200亿元。

此轮投资热能否让核聚变实现关键技术的突破还是未知数，但可以确定的是，资本的热情将带动整个核聚变产业链发展，为未来的商业化作出铺垫。