问题——聚变能被视为未来清洁能源的重要方向,但从科学突破走向规模化应用,仍面临“从实验室到工程化”的关键鸿沟;段旭如指出,目前全球近40个国家推进聚变计划,商业化竞争与国际合作并行,技术迭代明显提速。就我国而言,聚变研究正从基础探索转入以“燃烧实验”为核心的关键阶段,商业化路线的时间表与任务链条逐步清晰:预计2027年启动燃烧实验研究,2035年左右建成我国首个工程实验堆,2045年左右建成首个商用示范堆。 原因——聚变能进入加速阶段,一上源于能源结构转型对安全、低碳、可持续能源的长期需求,另一方面也得益于关键技术与科研平台的持续积累。段旭如介绍,近年来我国装置高参数运行、长脉冲放电控制、射频负离子源中性束加热、堆芯内部件研制以及聚变堆主机装配诸上取得明显进展,多项能力进入国际先进行列。依托中国环流三号等装置,我国正推进燃烧等离子体实验的准备工作。同时,多处核聚变研发基地与关键系统综合研究设施相继建成投用,为工程验证、系统集成与持续迭代提供支撑;配套的工程实验堆设计研发也同步推进,为后续从“能量增益”走向“稳定发电”打下基础。 影响——在全球聚变竞速的背景下,我国明确阶段性目标具有多重意义:一是以任务牵引集中攻关关键技术,推动科研成果向工程能力转化;二是为能源领域的中长期战略储备提供可执行路径,增强未来能源供给的安全韧性;三是带动材料、超导、精密制造、真空工程、控制系统等产业协同升级,形成跨学科、跨行业的创新链条。,若聚变商业化形成可复制的工程范式,其外溢效应也将带动高端装备制造与新型电力系统建设,拓展战略性新兴产业空间。 对策——段旭如强调,聚变能商业化仍面临多重挑战,需要科学技术与产业生态两端同时推进。 在科学与技术层面,燃烧等离子体的稳态运行控制仍是核心难题之一。如何在长时间尺度内抑制不稳定性,实现可靠、可控的能量输出,直接关系到工程化可行性。与此同时,高能中子辐照与高热负荷环境对材料的抗辐照、耐高温、寿命评估与可维护性提出更高要求,高性能结构材料与关键功能材料的突破尤为紧迫。 在产业生态层面,商业化不仅是“能否点亮一盏灯”,更在于“能否持续建、稳定运、经济用”。这涉及供应链成熟度、成本可承受性、投资可持续性以及监管规则适配等系统问题。为此,需要推动企业主导的“产学研用”协同创新:用应用场景和工程指标倒逼技术路线优化;以系统集成带动关键部件国产化与可靠性验证;通过标准、测试与评价体系建设提升协同效率。 在技术融合上,段旭如提出,应加快先进技术在聚变领域的工程落地。智能化方法已在等离子体运行监测、控制与不稳定性预测中获得初步验证,有望提升控制精度和运行效率,降低运维成本,并拓展至聚变堆系统研发与运行维护等环节。高温超导磁体被视为影响商业聚变经济性的关键变量之一。若实现重大突破并完成工程化应用,有望提供更强磁场、提升等离子体约束性能,推动未来聚变堆走向更紧凑的总体设计,从而缩短建造周期、降低建造成本,加快迭代与示范推广。 前景——从国际趋势看,聚变能发展已从单一科研议题转向“科研突破+工程验证+产业预备”并行的新阶段。对我国而言,当前已具备开展燃烧实验的基础条件,科研平台体系与工程化能力也在持续完善,为按期推进工程实验堆与商用示范堆目标提供支撑。可以预期,未来一段时期内,聚变领域竞争将更强调系统工程能力、可靠性验证与成本控制;谁能率先形成稳定、可复制的工程范式,谁就能在商业化进程中掌握更大主动权。
聚变能商业化不是短跑,而是一场长期推进的系统工程,既需要持续的基础研究与工程验证,也离不开产业链协同、资本耐心和制度供给的配合。抓住全球加速窗口期,开展燃烧实验、工程实验堆与示范堆建设,推动关键技术与产业生态同步成熟,才能让“未来能源”从实验室走向更广阔的应用场景。