问题:未来能源结构转型呼唤“终极清洁能源”突破 全球能源安全、气候变化与高质量发展等多重压力下,建设稳定、清洁、可持续的新型能源体系已成为普遍共识。核聚变因燃料来源相对充足、碳排放低、放射性废物少,被视为可能改变未来能源格局的重要方向。此次核聚变首次写入政府工作报告,并在“十五五”规划纲要中被明确为新的经济增长点,表达出政策端提前布局前沿颠覆性技术、加快培育未来产业的信号,也使核聚变从科研热点深入走向国家战略、产业布局与资本关注的交汇点。 原因:科学规律决定“长周期攻关”,国际竞争倒逼“关键环节自主” 核聚变的核心难题在于实现可控、稳定、持续的能量输出,需要在极端条件下,在等离子体约束、材料耐受、热负荷处理、工程系统集成各上实现系统性突破。段旭如指出,聚变能走向应用必须遵循从实验堆到示范堆、再到商用堆的工程化路径:工程实验堆主要验证核工程关键技术;若推进顺利,实验堆有望2035年前后建成,示范堆目标窗口期在2045年前后,之后才可能进入商用堆建设阶段。该判断既反映了对技术复杂性的审慎,也说明聚变产业化无法“短跑冲刺”,需要持续投入与耐心积累。 回顾我国发展历程,早期基础薄弱是必须面对的现实。上世纪50年代我国即将核聚变纳入国家科技规划,起步与国际基本同步;1984年我国自主设计建造的首座磁约束核聚变实验装置“中国环流一号”建成运行,为后续研究打下基础。但在国际合作格局中,技术与投入差距一度形成明显门槛。段旭如回忆,当时连重复国际上已有的实验都很困难,加入ITER计划也曾难获同意。直到2000年前后我国在有关方向取得明显进展,研究能力相较上世纪八九十年代实现跃升,国际合作环境才出现转机。2003年我国以平等伙伴身份进入ITER谈判与规则协商,2006年在法国签署相关协定后计划进入实施阶段,我国随后成为ITER组织正式成员,承担约10%费用,并相应获得知识产权、技术转让与人才培养等权益。 影响:从“跟跑”到“并跑”,带动产业链、人才链与创新链协同升级 核聚变被纳入国家规划与报告文本,意味着其目标从科研探索进一步上升为面向未来产业的系统部署。对科技创新而言,这有助于在更高层面统筹重大平台建设、关键部件攻关与标准体系布局,形成跨学科、跨单位、跨领域的联合攻关机制。对产业发展而言,聚变装置对高端材料、超导磁体、精密制造、真空与低温工程、智能控制等提出极高要求,可反向推动高端装备制造能力提升,带动相关供应链向更高可靠性、更强工程化能力迈进。对人才培养而言,参与ITER等大型国际合作项目,有利于在工程组织、质量管理、系统集成与国际协作上培养复合型队伍,为工程实验堆、示范堆建设储备具备实战能力的人才基础。 具体任务选择上,我国并未止步于“容易的部分”。段旭如表示,中方在承担采购包和关键部件研发任务时,更倾向选择挑战更大、技术含量更高的关键环节,以更快提升能力、缩小差距。2004年,我国启动ITER增强热负荷第一壁研发,由核工业西南物理研究院担任总体单位,段旭如负责总体协调,与团队围绕关键难题开展联合攻关。这种“向难而行”的选择,体现了以重大工程牵引核心能力提升的思路。 对策:坚持长期主义与系统工程方法,构建从科研到工程的转化通道 业内普遍认为,聚变商业化虽在全球呈加速态势,但仍面临材料寿命、稳态运行、能量增益、工程可靠性与成本控制等多重挑战。要把政策信号转化为持续的工程进展,需要从以下上发力:一是强化国家层面的顶层设计与稳定投入,避免短期波动打乱长期攻关节奏;二是围绕关键环节持续突破,包括高热负荷部件、先进材料、超导与电源系统、等离子体控制等,并推动关键核心技术自主可控;三是完善从实验装置、工程实验堆到示范堆的衔接机制,打通科研成果从工程验证到产业应用的转化通道;四是以开放姿态深化国际合作,在规则、标准、知识产权与人才培养上提升主动性,同时守住安全与核心能力底线;五是引导产业链协同,建立面向聚变工程的高标准制造与质量体系,提升工程化交付能力。 前景:商业化“窗口期”渐近,关键在于跨越工程化与经济性两道门槛 从国际原子能机构等发布的相关展望报告看,全球已有近40个国家推进聚变计划,技术路线与资本布局更为活跃,显示聚变正从科学探索走向工程竞争。段旭如对前景保持信心,但也强调必须走完“实验堆—示范堆—商用堆”的必经之路。未来一段时期,竞争焦点将从单点技术突破,转向系统集成能力、工程可靠性、运行维护能力以及综合成本的比拼。谁能更快建立可复制、可扩展的工程体系,谁就更可能在未来能源产业格局中占据主动。
从跟跑到并跑,中国核聚变研究的跨越式发展,说明了科技创新与国家战略的相互推动。在全球能源转型背景下,核聚变突破不仅关系能源安全,也是大国科技竞争的重要方向。随着商业化进程推进,这项“人造太阳”技术有望重塑未来能源格局,为可持续发展提供新的选择。