1月15日，深圳创新发展研究院联合中关村产业转型升级研究院、深圳企联等多家机构共同主办的科技创新院士报告厅第17期活动在深圳举行。中国工程院院士、长期从事核武器与核能研究的彭先觉受邀出席，围绕核聚变与未来核能该重大科学议题发表主旨演讲。 一、核聚变的基本逻辑：能量释放背后的物理门槛 核能的获取方式主要分为两类：核裂变与核聚变。前者通过铀、钚等重原子核的分裂释放能量，已在全球范围内实现商业化应用；后者则依赖轻原子核相互结合，理论上意义在于更高的能量密度和更为丰富的燃料来源，被视为人类解决长期能源问题的重要方向。 然而，核聚变的实现面临根本性的物理障碍。原子核均带正电，彼此之间存在强烈的库伦斥力，若要使两个原子核足够靠近并触发聚变反应，必须赋予其极高的动能。彭先觉指出，目前提供这种动能的方式主要有两种：一是借助加速器将原子核加速后使其碰撞，这在物理实验中可行，但由于反应概率极低、能量投入远超产出，不具备能源应用价值；二是将大量原子核加热至约一亿摄氏度，形成高温等离子体，使其中一部分粒子在热运动中满足聚变条件，即所谓热核反应。氢弹正是基于这一原理制造的热核武器。 在所有可能的聚变燃料中，氘和氚的点火条件相对最低，反应最为剧烈，是目前公认最具实用前景的热核燃料组合。所谓"点火"，是指聚变体系在达到特定条件后，反应能够自持并持续升温，进而发出巨大能量。 二、两条技术路径的现实困境 实现人工可控热核聚变，学界公认存在两条主要路径：惯性约束聚变与磁约束聚变。 惯性约束聚变的物理机制与氢弹类似，通过外部驱动器在极短时间内向聚变靶丸输入高能量，使燃料实现点火并完成自持燃烧。美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的NIF装置已于近年实现点火，以约2兆焦的激光能量获得超过8兆焦的聚变能量输出，在物理层面有所突破。 但彭先觉对此给出了清醒判断。他提出，若要使惯性约束聚变具备能源意义，驱动器必须在约10纳秒的时间尺度内向靶丸输入不低于10兆焦的能量，方能释放出数百乃至上千兆焦的聚变能量。依据这一判据，满足条件的驱动方式仅有激光驱动与Z箍缩驱动两种，此前研究过的轻离子束、重离子束、电子束等方案均不具备现实可行性。 即便如此，激光路线本身也面临深层制约。彭先觉坦言，激光器效率、靶的制备与供给、靶室工程化设计以及整体系统的复杂性，构成了激光惯性约束聚变走向能源应用的根本性瓶颈，其作为商业能源系统的可能性并不乐观。 三、混合堆路径：破局的战略选择 面对纯聚变路线的重重困难，彭先觉在演讲中着重强调了聚变与裂变相结合的混合堆概念的战略价值。这一思路的核心在于，不要求聚变系统本身实现能量的净增益，而是利用聚变反应产生的高能中子驱动裂变材料增殖或嬗变，从而在较低的聚变增益条件下实现整体系统的能量输出与核燃料循环。 这一路径在于，它大幅降低了对聚变系统性能的要求，使得在现有技术条件下推进工程化应用成为可能，同时还可兼顾核废料处理与核燃料增殖等多重功能，具有较强的综合效益。 从国际背景看，全球主要核大国均在持续加大对聚变能源的研发投入。国际热核聚变实验堆（ITER）项目正在推进之中，多个国家和私营机构也在探索不同技术路线。，中国科学家提出并坚持推动混合堆路径，表明了立足本国技术积累、寻求差异化突破的战略考量。
彭先觉院士的研究为我国在核聚变领域赢得重要话语权；混合堆技术的提出展现了科学家的务实态度和中国在能源创新中的智慧，这个路径或将为全球能源转型提供新思路。