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“人造太陽”背后的變局:中美為何押注這塊萬億蛋糕?

2025-10-11 09:00:47 星海情報局
一場能源革命正在加速來臨。
 
就在全世界還在為石油、天然氣爭個不停的時候,中美兩個大國已經領跑了另一條能源賽道——核聚變,也就是我們常說的“人造太陽”。
 
這技術聽起來特別科幻,說白了就是模仿太陽發光發熱的原理,讓原子核在極端條件下結合,爆發出巨大能量。它也被叫做“終極能源”,是因為它的燃料來自海水,幾乎取之不盡,而且非常清潔,本質上也很安全。
 
以前總覺得這是遙遠未來的事,但現在它正從實驗室快步走向現實。
 
最近英國《每日電訊報》報道,中國正在以“閃電速度”掌控核聚變產業的供應鏈,想在美國之前先把這技術變成真正的電力。
 
美國人顯然也感覺到了壓力。美國初創企業太平洋(4.590, -0.03, -0.65%)聚變公司創始人威爾·里根警告說:“中國在核聚變方面的崛起,對美國的能源主導地位構成了生存威脅。”
 
中國科學家則拿出了更實在的數據。
 
最近,中國科學院院士張杰表示,中國正在研發的一種激光核聚變,加熱效率比美國同類技術高了30倍,發電成本有望降至每兆瓦時25美元左右,預計到2045年中國電價僅為美國的一半。
 
這場比賽早就不是誰先造出“太陽”那么簡單了,它關系到未來全球能源聽誰的、下一次工業革命由誰來主導。用張杰院士的話說,聚變能帶來的變革將“超越迄今為止所有三次工業革命影響的總和”。
 
我們就來看看,中美兩國在這場“人造太陽”的競賽中,都是怎么出牌的?這場能源變革背后的推力究竟是什么?未來又將如何演變?
 
01 多元力量,同場競逐:
 
國家隊和創業幫都在加速跑
 
曾幾何時,核聚變這東西只在幾個大國的高級實驗室里折騰,每年燒錢如流水,進展卻像蝸牛爬。
 
不過現在,情況徹底變了。核聚變已不再是國家隊的專屬游戲,而是變成了國家隊和創業幫一起上的“混合雙打”。
 
尤其中國和美國在核聚變上表現得最突出,雙方都在拼命狂奔,看誰先點亮那盞由聚變能發電的燈。
 
如果說核聚變是場馬拉松,那國家隊就是職業選手,拼的是長期投入和系統訓練。
 
中國這邊,搞核聚變已經不是“科研”,而是“國運”。國家層面已經將核聚變納入“未來產業十大工程”,2030年前計劃投入超3000億元。
 
沖在前面的,是中國科學院和中核集團這兩大主力。一個主攻基礎研究,一個負責工程攻堅。
 
其中,中科院的EAST(東方超環)裝置,在今年1月創下了“1億攝氏度1066秒”的長脈沖高約束模運行世界紀錄,為聚變堆穩態運行提供了關鍵驗證。
 
這就像你生了一堆旺盛的篝火,不僅讓它的溫度燒到了太陽核心溫度(1500萬攝氏度)近7倍,還能讓它持續穩定地燒了將近18分鐘,而不是瞬間就熄滅了。這在技術上非常難實現,證明了咱們有能力長時間控制這種極端能量。
 
中核集團的“中國環流三號”裝置,則在今年3月實現了“雙億度”運行等重大突破。它的突破在于,首次讓核聚變離子和電子的溫度分別達到1.17億度和1.6億度,正式進入聚變燃燒實驗階段。
 
你可以把核聚變想象成一團“火”,它由兩種不同的“燃料”混合而成。這個裝置讓這兩種“燃料”同時都達到了產生聚變所需的極高溫度,為劇烈、高效的燃燒(聚變反應)創造了完美條件。
 
但光在實驗室里破紀錄還不夠。
 
今年7月,一個重磅玩家登場了——注冊資本150億元的中國聚變能源有限公司(CFEC)正式成立。
 
這可不是普通的公司,而是中核集團直屬的聚變商業化平臺,稱得上中國核聚變事業的“國家隊旗艦”。它的任務很明確——把實驗室里的成果,變成能發電的商業產品。
 
CFEC畫下了一條清晰的路線圖——以托卡馬克技術為主,按照實驗堆、示范堆、商用堆“三步走”,最終讓聚變能走進千家萬戶。
 
更重要的是,以前各研究所單打獨斗,現在有了CFEC這個“專業總包工頭”,從技術、設備到找錢、運營,全部打包管理,效率直接拉滿。
 
這種集中力量辦大事的模式,就像握緊了拳頭打出去,力道自然不一樣。
 
聯邦核聚變系統公司CEO鮑勃·馬姆加德感嘆道:“他們(中國)的設施太大了,從太空中都能看到。這是一場由國家組織的協調一致的行動,旨在贏得核聚變競賽。”
 
中國的行動力確實驚人。
 
作為聚變工程“三步走”戰略的重要組成部分,緊湊型聚變能實驗裝置BEST在今年3月首塊頂板順利澆筑,到了5月就開啟工程總裝,較原計劃提前兩個月。
 
10月1日,BEST建設又取得關鍵突破,杜瓦底座成功完成吊裝,正式進入主機組裝的全新階段。
 
這個BEST裝置的目標很明確:首次在國際上驗證演示核聚變發電,在2030年通過核聚變發電點亮第一盞燈。
 
視線轉向美國,他們的國家力量同樣不容小覷。
 
美國能源部(DOE)是總指揮部,旗下的聚變能源科學辦公室負責制定戰略、分配資金、協調合作。2024年,它發布的《聚變能戰略》明確了三大支柱——縮小科技差距、鋪平商業化道路和建立伙伴關系。
 
今年9月,美國能源部宣布投入1.34億美元,以加速核聚變能源技術的發展,并加強私營部門、國家實驗室和大學之間的合作。事實上,美國能源部的國家實驗室體系,就像一支分工明確、又合作緊密的特種部隊:
 
橡樹嶺國家實驗室手里有幾張硬牌,比如它的高通量同位素反應堆,像個超級“中子顯微鏡”,能看清材料在極端環境下的表現。它還研究怎么給反應堆“喂燃料”、用3D打印零件,用數字模擬系統運行,技術底子相當扎實。
 
而讓這場比賽進一步熱鬧起來的,還有那些正在創業的民營企業。
 
它們不再是小打小鬧,而是真的能和國家隊互補,甚至在某些點上實現反超,給整個領域注入了新鮮血液。
 
中國的民企雖然起步晚,但跑得飛快。
 
2021年才成立的“能量奇點”,是中國第一家搞核聚變的民營公司。它的目標很猛:2025年建成實驗裝置,2030年前就要示范發電。
 
人家不是吹牛,2024年它就真的造出了全球首個全高溫超導托卡馬克裝置,名字也很霸氣,叫“洪荒70”。
 
還有像“星環聚能”“瀚海聚能”這樣的公司,則選擇了與主流托卡馬克不同的技術路線,比如選擇了球形托卡馬克、場反位形等小眾路線。典型的換道超車,賭的就是成本和效率。
 
美國的核聚變初創企業,同樣兇猛。
 
比如,從麻省理工學院孵化出來的CFS,已是全球融資最強、商業化路徑最清晰的明星初創。
 
還有幾家也挺有意思,Helion Energy不玩常見的托卡馬克,搞線性裝置,強調緊湊和快速能量回收;Zap Energy 則專注更簡單的 Z-Pinch 技術,試圖用低成本和快迭代出奇制勝。
 
所以你看,這場“人造太陽”的競賽,早已不是單純的科研論文競賽。它既是國家意志與工業底牌的較量,也是民間智慧與商業野心的綻放。
 
02 核聚變加速背后的“三重推力”:
 
為什么是現在?
 
某條科技賽道的爆發,往往需要幾股力量一起推。
 
核聚變突然快起來,不是偶然,而是因為是三件大事碰到了一起,形成了強大的推力——需求、技術,以及資金和政策。
 
第一推,來自AI這個“電老虎”產生的龐大需求。
 
都知道AI是未來,發展得也飛快,但它有個大問題:太耗電了。
 
訓練一個大模型,消耗的電能可能夠一個小城市用幾年。遍布全球的數據中心,正是這樣一群24小時不間斷運轉的“電老虎”。有專家預測,這個“電老虎”可能要吃掉全球20%的電。
 
OpenAI的奧特曼說得很直白:未來的AI需要能源方面的突破,因為AI消耗的電力將遠遠超過人們的預期。馬斯克也預言,AI行業很快會從“缺硅”變成“缺電”。
 
這下,許多國家政府和科技公司坐不住了。
 
水電成本雖然低,但受地理和季節的嚴重制約。風能太陽能(4.700, 0.03, 0.64%)雖然好,但也是看天吃飯,穩定性不夠,沒法保證數據中心的穩定用電。火電雖然穩定,但需要煤,在碳中和目標下也面臨壓力。現在的核裂變電站,又有核廢料的麻煩,讓人頭疼。
 
于是,核聚變——這種燃料幾乎無限、穩定供應、沒有污染、而且本質安全(不會爆炸)的能源,就從“未來可期”變成了“必須拿下”。
 
在奧特曼看來,核聚變才是終極答案,它將是“最便宜、最豐富、最可靠的能源”。
 
業內也流傳這句話“AI的終點是能源,能源的終點是聚變”。
 
第二推,是技術憋了大招,尤其是高溫超導這個“神器”。
 
光有需求,沒有本事,那也是白搭。
 
幸運的是,核聚變技術憋了幾十年,最近終于捅破了幾層關鍵的窗戶紙。其中最關鍵的一招,就是高溫超導材料的成熟。
 
要理解它多重要,咱們得先搞懂核聚變裝置的核心——“托卡馬克”。
 
你可以把它想象成一個用磁場編織的“籠子”,專門用來關住上億攝氏度的等離子體“火球”,然后其內的氘、氚原子核會以極高速度碰撞,聚合生成氦原子核和一個中子,這個過程會釋放出巨大的能量,這標志著核聚變反應的發生,后續能量可以轉化成電能。
 
這個“磁籠子”夠不夠結實,直接決定了能不能成功發電。
 
過去,很多機構使用的是低溫超導材料制造這個“磁籠子”,這類材料非常“嬌氣”,必須用極其昂貴的液氦冷卻到接近絕對零度(-269℃),而且即便費這么大勁,它們能產生的磁場強度仍然有限。這就導致了一個尷尬的局面:
 
為了達到聚變條件,機構只能把裝置越造越大,讓傳統的托卡馬克變成了一個個耗資數百億、建造周期長達數十年的“巨無霸”。
 
而如今,新一代高溫超導材料改變了這個局面。 與低溫超導材料不同,高溫超導材料可以在更高的溫度(如液氮溫區)下運行。比如,它只需要用更便宜、更容易獲取的液氮來冷卻(-196℃左右),大大降低了制冷系統的復雜度和成本。
 
更重要的是,它能在更小的體積里爆發出更強的磁場。
 
這里有個關鍵知識點:聚變功率和磁場強度的四次方成正比。翻譯過來就是,磁場強一倍,聚變功率直接飆到原來的16倍。
 
這個指數級的提升,帶來了革命性變化:裝置可以造得更小、更便宜、更快。
 
好比原來需要造個體育館才能關住的猛獸,現在換個更結實的籠子,一個房間就夠了。
 
成本和時間的斷崖式下降,讓民營企業看到了希望,紛紛下場參賽。比如,美國CFS公司設計的SPARC實驗堆,使用了稀土鋇銅氧(REBCO)高溫超導帶材料,體積僅為國際熱核聚變實驗堆(ITER)的約1.3%,建造成本從數百億美元級別驟降至數十億美元級別,建造周期也從數十年縮短到幾年。
 
另一個神助攻,還是AI自己。核聚變的一個難點,是馴服那個上億度的等離子體“火球”,它太調皮,行為難以預測。
 
現在,研究人員用AI和機器學習,能快速分析數據,實時調整參數,把過去需要幾個月的調試時間,縮短到幾天甚至幾小時。
 
技術瓶頸就這樣一個接一個被敲開了,給核聚變的商業業注入推力。
 
第三推,是錢和政策這兩大助力。
 
核聚變無疑是塊巨大蛋糕。國際原子能機構(IAEA)預測,2030年全球可控核聚變市場規模有望達到4965億美元,2050年或突破萬億美元。
 
資本的鼻子最靈。一個萬億美元級別的未來市場,讓全球資本都紅了眼,敢往那些聽著像天方夜譚的項目里砸錢。
 
 
外媒CNBC今年報道,中國和美國正在競相成為首個創造電網規模核聚變能源的國家,而中國每年投在核聚變上的公共資金,差不多是美國的兩倍。
 
在民私人企業的股權融資上,根據聚變咨詢機構Fusion Energy Base的統計,截至2025年7月,美國聚變公司累計吸引了約62.8億美元投資,中國公司累計吸引了約27.9億美元投資,二者遠超所有其他國家。
 
資金的加速涌入,不僅解決了吃飯問題,更帶來了高效的商業思維、明確的節點和緊迫的時間表,改變了以往不緊不慢的科研節奏。
 
同時,政策綠燈也亮了起來。今年9月,中國頒布《原子能法》,從法律層面給聚變發展保駕護航。美國則在簡化核聚變裝置的審批流程,給創新松綁。
 
需求、技術、資金和政策,這三股力量形成一股合力,就是核聚變突然加速的真正原因。
 
它不是單一事件,而是一個時代到了。
 
03 未來圖景:
 
時間表、新機遇與終極游戲規則
 
三重推力為核聚變注入了強大動能,讓所有參賽者在通往“終極能源”的賽道上加速狂奔。
 
但這更像一場馬拉松,而非百米沖刺——在跑向終點的路上,時間進度、中途機會,以及最后決定輸贏的規則,都越來越清楚。
 
首先,時間表徹底更新了:從“這輩子看不到了”變成“快了快了”。
 
以前,核聚變更多存在于科幻小說里的場景。在科幻小說《三體》中,作者劉慈欣描繪了一個被核聚變改變的未來世界:城市天空上漂浮著數不盡的電力網絡,能源就像空氣一樣無處不在。人類已經擺脫了對化石燃料的依賴,文明在無限能量的支撐下變得無比繁榮。
 
在業內,也流傳著“核聚變永遠還要50年”的魔咒。
 
如今,理想正在照進現實,魔咒正在被打破。雖然困難還是一籮筐,但核聚變已經從科幻走進了計劃書,成了實實在在要完成的任務。
 
比如,中國的BEST裝置預計2027年底建成,并計劃在2030年實現首次聚變發電演示。今年9月美國能源部長預測,商業化核聚變發電最快可能在8年內實現,最遲不會超過15年。
 
值得關注的是中國的多路線布局,特別是在激光聚變上的快速進步,像一條鯰魚攪動著整個賽場。如果張杰院士所說的“激光聚變路徑”真的走通了,那絕對是王炸。這意味著,我們可能不用苦等完美的托卡馬克,就能提前用上聚變能源。
 
其次,一個實實在在的大機會已經來了:“賣鏟子”的黃金時代到了。
 
當年美國加州淘金熱,大部分淘金客沒發財,反而是那些賣鏟子、牛仔褲、帳篷給他們的“賣鏟人”賺了大錢。這個故事,在今天這場核聚變競賽里也在上演。
 
在“人造太陽”完全成功之前,一個巨大的產業鏈機會已經擺在那里。不管最后是哪條技術路線、哪個國家、哪家公司贏了,他們都離不開一些共同的核心零件和工具。
 
比如,超導材料和磁體堪稱整個系統的“心臟”,它決定了磁約束的效率和強度。誰能制造出性能更優、成本更低的超導帶材和磁體,誰就掌握了產業鏈的關鍵環節。
 
有了強大的磁場還不夠。 直接面對億度高溫等離子體的“第一壁”材料,需要承受極端的熱負荷和中子輻射,這是材料科學面臨的終極考驗,也孕育著巨大的市場機遇。
 
而要駕馭所有這些尖端部件,離不開精密的制造和工程設計。聚變裝置是極其復雜的系統工程,對制造精度和系統集成能力提出了前所未有的要求。
 
這些領域的“賣鏟人”,不用賭最后誰能成功,卻能在整個行業爆發時穩穩賺錢。
 
最后,決定勝負的是生態構建能力,這比單純的技術領先更高一層。
 
等技術慢慢成熟,路線慢慢清晰,最后的競爭會升級。
 
它將不再是“誰先造出來”的競賽,而是“誰能定標準、誰能建生態、誰能整合全球資源”的較量。
 
這就像現在的智能手機,iOS和安卓比的早就不單是哪個技術更強,而是誰的系統里應用更多、開發者更活躍、用戶體驗更好。
 
核聚變也一樣。
 
未來,誰能建立起一個融合了技術專利、行業標準、資本、供應鏈和全球市場的完整生態,誰就能掌握定義未來能源世界的話語權。
 
這里就能看出中美布局的深層不同了。
 
中國在大型工程建設、全產業鏈制造和成本控制上優勢明顯,能快速把技術變成實物,還能控制住總成本。美國在原始創新、風險投資和構建全球化學研生態上傳統很強,不停冒出顛覆性的想法并給它們找錢。
 
當然了,這種差異并非絕對。中國也在通過民營公司的崛起,展現出驚人的原始創新能力,美國同樣有大規模的國家實驗室體系和工程項目。
 
它們很可能不是誰完全取代誰,而是在又競爭又合作的復雜關系中,一起捏出一個全新的全球能源格局。而在這場長跑里,一個強大、自己能掌控的產業鏈生態,會是比單一技術突破更可靠的護城河。
 
話說回來,這場“人造太陽”的競賽,我們每一個人都不僅是看客,更是馬上就要走進這個新世界的親歷者。
 
一個能量巨大、清潔又便宜的能源時代,正在加速到來。



責任編輯: 江曉蓓