问题:清洁能源转型背景下,聚变能为何被寄予厚望、又为何长期“难以落地”? 核聚变被认为是高能量密度的潜清洁能源之一。以氘氚反应为代表的聚变过程,理论上能释放大量能量,同时主要产出氦等相对惰性的物质,具备低碳、低污染的特点。演讲中,陈锐以全球用电规模作类比指出,在不考虑能量转换损失的理想情况下,满足人类年度用电需求所需的燃料质量并不大,这种“高密度”正是聚变被称为“终极能源”的重要原因之一。但聚变反应对温度与约束条件要求极高,如何在工程装置内实现并维持“点火”所需环境,仍是全球科研与产业界面临的核心难题。 原因:聚变实现的门槛在哪里?技术路线为何多元并存? 从物理机理看,聚变需要把燃料加热成等离子体并达到极高温度,同时还要以足够强的方式把等离子体“关住”,在一定时间内保持足够的密度与稳定性。陈锐在演讲中将加热与约束概括为两大关键,并提及离子回旋、电子回旋等外部加热方式,以及磁压缩、高速撞击、液态金属压缩等路径探索。约束上,太阳依靠巨大引力实现持续聚变,但此条件在地球上难以复制;工程上更可行的是惯性约束与磁约束。惯性约束通常借助高能激光等手段在极短时间内压缩靶丸;磁约束则依赖磁场形成“磁笼”或高速通道,将高温等离子体与器壁隔离并维持稳定运行。由于不同路线在装置复杂度、运行方式、可维护性与成本结构上各有取舍,长期以来多路径并进成为行业常态,尚未形成统一的“定式”。 影响:Q≥1为何被视为里程碑?对能源结构和产业链意味着什么? 能量增益因子Q通常用于衡量聚变装置输出能量与输入能量的关系。业内普遍将Q达到或超过1视为关键节点之一,意味着装置在能量层面迈过“收支平衡”的门槛,对“聚变发电能否走向工程化”具有标志意义。陈锐提出,以2026年为时间起点,未来三到五年或将有较多商业化聚变装置建成,未来五年存在看到Q≥1的可能性。这一判断表达出两个信号:其一,聚变研发正从以科研装置为主,转向“工程验证+产业化探索”并行;其二,竞争焦点将更多落在系统工程能力上,包括高温超导磁体、耐辐照材料、真空与低温工程、功率控制、运行维护,以及安全与可靠性设计等综合体系。若聚变装置持续取得工程进展,将对未来电力系统的清洁化、稳定性与能源安全产生长期影响,并带动一批高端制造与新材料领域加速迭代。 对策:从“科学可行”走向“工程可用”,接下来要补哪些关键短板? 业内普遍认为,聚变能要真正服务电力系统,除了实现更高水平的能量增益,还需跨越连续稳定运行、材料寿命、燃料循环与成本控制等多重关口。具体而言:一是提升装置稳定性与可重复运行能力,解决长时间放电、等离子体控制,以及异常工况下的快速响应问题;二是推进关键部件的工程化验证,尤其是磁体、第一壁与偏滤器等在高热负荷、高粒子通量环境下的可靠性;三是完善氚增殖与燃料管理体系,形成从资源获取、反应生成到安全管理的闭环;四是建立面向商业化的质量、标准与安全规范,推动示范装置从“能做出来”走向“能长期安全运行、可维护、可复制”。在资金与组织模式上,需要让持续的科研投入与商业化团队的工程化能力更紧密衔接,缩短从实验突破到产业应用的周期。 前景:产业化“加速期”是否到来?“永远50年”与“10年可期”如何理解? “聚变永远50年”曾是全球舆论对该领域漫长研发周期的形象概括。陈锐在演讲中回顾了过去几十年行业信心的起伏,认为早期受制于温度上限、约束能力随温度上升而下降等矛盾因素,聚变推进一度进入低谷。但近年来,装置能力提升、工程技术进步以及多路线竞争带来的创新提速,使行业对关键节点的时间预期发生变化。他提出“过去的‘永远50年’是对的,现在的‘10年可期’也是对的”,本质上反映了基础认知与工程能力积累的长期性,以及阶段性突破叠加后的节奏变化:聚变不是短跑,但当关键技术与系统工程逐步成熟,进展可能呈现加速态势。面向未来,若能在Q、稳定运行与成本三条主线上持续突破,聚变有望从“技术验证”走向“示范应用”,并在更长周期内成为清洁能源体系的重要补充。
当人类在亿度高温中追寻能量的本源,核聚变不仅包含着应对气候危机的期待,也映照着文明进步的路径;从“50年预言”到“10年可期”,这场跨越世纪的能源长征提醒我们:重大科技突破往往来自长期投入与开放合作。站在新一轮能源革命的起跑线上,中国正凭借扎实的科研积累与工程能力,为点亮“人造太阳”贡献东方方案。