陈庆春/文
“人工智能也许是人类社会最后一次技术革命，当然可能还有能源的核聚变。”这是6月10日，华为首席执行官任正非在接受媒体访谈时，所下的结论。
核聚变产业，已经与人工智能比肩而立，成为热度极高的前沿技术。
7月8日，在未来科学大奖十周年庆典·科学峰会的物理专场研讨会上，中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤兴奋地表示：“可控核聚变的实现将会是未来二十年最具颠覆性的科学变革，这会永久改变人类能源问题，足以支撑未来任何一次工业革命”。
7 月 14 日，在中国河北举行的第三届氢硼聚变研讨会首次汇聚了中、法、德、美等11个国家和地区近50家顶尖科研机构的专家学者。今年第三届的参会人数突然猛增到去年的三四倍，正如核聚变技术在今年多次发生的非线性突破，出乎意料却又在规划之中。
7 月 14 日，第三届氢硼聚变研讨会在中国河北举行
在美国，谷歌宣布向核聚变初创公司Commonwealth Fusion Systems（CFS）追加注资，并与该公司签署了一项购买电力的协议。这已是谷歌四年内第三次投资核电领域。而另一家美国可控核聚变公司Helion，在它的投资人列表里，不仅有微软，还有风头正劲的 OpenAI 创始人山姆·奥尔特曼，以及马斯克。
7月22日，中国聚变能源有限公司挂牌成立大会在沪举行，是中核集团直属二级单位，也是推进我国聚变工程化、商业化的创新主体。至此，中国以“国字头+科研机构+民营企业”的全矩阵姿态，压向核聚变赛道。
是什么引爆了全球对核聚变的热度？为何中外大佬，无论是企业家还是科学家，都要站出来为核聚变背书呢？核聚变又是什么？这可能是所有人看到这里最想问的问题。
核聚变：
改写全球能源格局，氢硼聚变三大优势明显
能源，一直是各个国家的宿命。中东天然就有石油，卡塔尔的优势就是天然气，铀就是主要分布在澳大利亚、哈萨克斯坦、加拿大。美国就是世界第一大矿产资源强国，铁矿石、铅、锌、银、铝等产量均居世界前列。能源，是影响地缘政治的关键因素。
能源，也一直是人类发展的威胁。一是能源总有枯竭的一天，比如常规煤炭的可采年限约为 130 年；二是国际能源署警告，这种 “燃烧世界的模式”将使全球温度上升2°C。
受控核聚变技术，则有望改变如今的能源格局与现状。这项技术可为全球提供廉价、无限的清洁能源——电。新奥能源研究院院长刘敏胜认为：“一旦核聚变实现商业放电，一度电只需要几分钱，全球不会再有所谓的资源优势国家。资源的争夺，将变成技术的竞争。”
新奥能源研究院院长刘敏胜在第三届氢硼聚变研讨会上
核聚变不仅能缓解地缘冲突，解决全球能源发展不平衡的问题，更能重塑电力行业。它的技术原理是，轻原子核结合成较重原子核并放出巨大能量的过程，类似于太阳。通过太阳中央极高的压力与温度（约1500万摄氏度）使氢原子核发生聚变，4个氢核（质子）最终融合成1个氦核，损失的质量按照爱因斯坦公式 E=mc2转化为能量，以光和热的形式释放出来。所以，核聚变又称之为“人造太阳”。
与聚变并列的是核裂变，指一个重原子核（铀-235、钚-239等放射性同位素）吸收一个中子后，不稳定地分裂成两个或多个较轻的原子核，同时释放出大量能量，而伴随着的还有更多的中子和辐射。
核聚变是“聚在一起”，核裂变是“裂开分散”。两者同样都能产生巨大的能量，这些能量再转化成电力能源。裂变材料还可用于制造核武器，但核裂变会产生大量长半衰期高放射性的核废料，如果发生事故造成的放射性物质的泄漏可以扩散到距离反应堆几百甚至上万公里的区域，另外还存在核扩散风险。
相较而言，核聚变更为安全，但技术门槛更高。核聚变科技，根据采用的聚变燃料的不同，又分为氘氚聚变、氢硼聚变等，它们在聚变时都需要极高温度和高压等严苛条件，实验设备复杂昂贵。比如，氘氚聚变需要上亿摄氏度，氢硼聚变则需要更高的温度条件。
氢硼聚变虽然实现的技术难度最高，但它也具有三大优势：
一是原料是氢和硼，储量丰富，容易获取，成本低廉。相对而言，氘氚聚变中的氚极其昂贵，目前 1 克氚标价600 万元。
二是产物无放射性中子。氢硼聚变的反应过程不产生中子，因此安全无辐射。而传统的氘氚聚变会释放大量中子，对反应堆部件抗中子辐照性能及人员安全防护都有极高的要求。
三是聚变产物是α粒子，可高效直接发电，且输出的为兆伏的特高压电。
这三大优势让氢硼聚变被业界视为更具商业化前景的“终极能源”，而刘敏胜所说的、能改变能源格局的，便是氢硼聚变。
刘敏胜称，新奥从 2006 年成立能源研究院以来，一直在做各种前沿、创新的新能源的研究探索，生物质能源、煤制天然气、光伏，以及储能技术。从可广泛商业化的焦虑看，这些技术都不能解决终极能源的需求。于是2017 年新奥将目光投向了紧凑型聚变。在经过五年的深入缜密的全球调研和探索论证之后，新奥选定了球形环氢硼聚变技术路线。
从上世纪 50 年代起，全球开启核聚变研究，至今仍未达成商业化发电。业内曾戏称，核聚变距离商业实现永远有50年，也就是“50 年悖论”。但今年以来的接连突破，让整个物理科学界和行业机构组织看到了新的时间窗口，有可能20 年后即可进入商用化阶段。
点火前夜：
技术非线性突破，商业化前景逐渐清晰
无论是哪种聚变技术路线，想要聚变反应真正能够发生，也就是达到点火要求，有两个关键参数一定要看：聚变三乘积与聚变增益因子Q。
聚变三乘积是衡量核聚变反应效率和性能的关键指标。实现核聚变反应，需要同时满足三个条件：足够高的温度、一定的密度和一定的能量约束时间，三者的乘积称为聚变三乘积。根据劳逊判据，只有聚变三乘积大于一定值（5×1021m⁻³·s·keV，这是氘氚点火的三乘积要求,氢硼更高），才能产生有效的聚变功率输出。
劳逊判据（Lawson Criterion）是判断受控核聚变能否实现能量净输出的阈值条件，其核心思想是：单位时间内聚变反应释放的能量必须大于系统损失的能量。这一判据通过量化温度、等离子体密度和能量约束时间三者的乘积来评估反应效率。
聚变增益因子Q是直接衡量聚变反应堆品质的参量。其定义为聚变反应产生的聚变能量输出值与外部能量输入值之比。当Q=1时，输出能量与输入能量达到平衡。但由于能量输入和输出过程会有能量损耗，为了保证反应时长，需要更高Q值（至少达到Q=5）才可能在不需要外部加热的条件下实现自我维持，达到真正的点火条件。如果再考虑到反应堆的建设和运营等成本，则Q值至少等于10达到经济平衡，Q值大于30的时候核聚变发电站有望实现商业化。
为了达到聚变反应所要求的聚变三乘积与聚变增益因子Q，就需要设计一个非常精妙的聚变反应装置。
中国国际核聚变能源计划执行中心副主任颜晓虹4月在中国核能行业协会高峰论坛上介绍，实现核聚变的关键是约束，核聚变的约束方式主要包括重力约束、惯性约束和磁约束三类。根据约束方式的不同，聚变反应装置也会有所不同：
重力约束主要是太阳、恒星；惯性约束，就是用高能激光或粒子束，在极短的时间内压缩微小燃料靶丸，使其因自身惯性能量不易流失，从而发生聚变，因此要有靶丸和产生激光或粒子束的装置，代表装置是NIF（美国国家点火装置）、神光II（中国）；磁约束，通过复杂的磁场将高温等离子体约束在空间内，防止其与壁面接触、流失热量，从而维持聚变所需环境，代表装置是EAST（中国）、ITER（国际）的大型托卡马克，以及中国新奥的玄龙-50U 球形环（紧凑型）托卡马克，Wendelstein 7-X（德国）的仿星器，等等。
左为传统托克马克，右为球形环，图片源自普林斯顿等离子体物理实验室。
装置设计，是核聚变实现技术突破的关键所在，每一次重大的技术跃迁只能通过更换装置来实现。但每一次新装置的完成，要达到设计之初的技术参数，也需要一段时间。今年恰恰就是过去几年建设的核聚变装置，频繁实现技术爬高的一年。
1月20日，中科院等离子所的东方超环（EAST）装置，首次完成一亿摄氏度1000秒的“高质量燃烧”。中国科学院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛表示，聚变反应达到千秒量级才能自我维持，跨越“亿度千秒”意味着人类率先在实验装置上模拟出未来聚变堆运行所需的环境。
3月28日，中核集团西南物理研究院的中国环流3号首次实现原子核和电子温度都突破一亿摄氏度，原子核温度达到1.17亿度，电子温度达到1.6亿度，综合参数大幅提升。
4月16日，新奥玄龙-50U装置实现等离子体电流达到一百万安培（兆安），温度达到4000万度，这是全球首次实现兆安级氢硼等离子体放电。5月，该装置再获关键工程技术突破：环向场（TF）线圈成功实现150kA电流、平顶1.6s的稳定通流，对应装置大半径0.6米处的磁场强度达 1.2T（特斯拉），同步验证了磁体线圈达到工程满负荷运行参数。这标志着“玄龙-50U”装置的所有工程设计指标全部实现，成为全球首个实现秒级1.2T以上磁场条件的球形环装置，为氢硼聚变所需的高温高密度条件筑牢了硬件根基。
新奥玄龙-50U 于2023年底建成，今年便实现全球首次兆安级氢硼等离子体放电。
与中国同步的是，美国国家点火装置（NIF）在2025年继续推进核聚变点火实验，实现了 Q = 4 的聚变增益（输出能量是输入能量的四倍）；法国WEST装置在5000万摄氏度的高温条件下成功将等离子体维持了1337秒。
上一代装置完成技术使命，很多机构和企业陆续开启下一代装置的设计和组建。
5月1日，中国聚变实验装置BEST在合肥举行工程启动仪式。BEST将在第一代EAST装置基础上，进行聚变能发电演示。
7 月，新奥宣布已启动和龙-2装置的选址。比玄龙-50U装置，尺寸上大30-40%，磁场会提高3倍，等离子体温度计划达到3-5亿摄氏度。同时新奥还正在设计和龙-3装置，等离子体温度会继续提升达到10亿摄氏度。
国际上，国际热核聚变实验堆（ITER）完成了世界最大、最强的脉冲超导电磁体系统全部组件建造，标志着ITER工程关键部件建设进入实质性完工阶段。上文中提到的谷歌投资的CFS ，也已正式启动SPARC托卡马克聚变装置的组装工作，目标是在2027年前实现聚变净能量输出（即 Q 值大于 1）。Helion 的 Polaris装置目前正在测试，目标是在近期实现“真正用聚变产出电力”的世界首次演示。
对于中国与各国装置在今年取得的技术突破，刘敏胜将其称之为“非线性技术突破”，如去年新奥的玄龙-50U装置磁场强度只有 0.5 特斯拉，今年上半年就突破 1.2 特斯拉。这种翻番式技术参数突破，未来还会越来越频繁的发生，跨度可能还会更大。
另外，这里也需要说明两点：第一，目前核聚变装置仅是三乘积或 Q 值的某几个参数的提升，并没有氘氚聚变或氢硼聚变反应，也就是没有真正意义上的点火，NIF 所谓的“点火”只是小规模实验室反应；第二，核聚变装置具有通用性，技术参数的突破，能够同时推动氘氚聚变和氢硼聚变的研发进程。
核工业西南物理研究院聚变科学所党委书记李永革介绍，可控核聚变研究可分为原理探索、规模试验、燃烧实验、实验堆、示范堆、商用堆六个阶段。目前正处于规模实验阶段，即将步入燃烧实验。虽然还没有真正意义上的核聚变反应，但已处于点火前夜，技术正逐渐逼近商业化的黎明。各机构和企业也纷纷给出了非常清晰的商业化路线图。
新奥聚变实验首席科学家石跃江博士介绍称，新奥快速地迭代更新装置，就是根据商业化总目标的一个倒排，根据新奥路线图，未来十年要突破共性关键技术，解决工程放大问题，计划在2035年进入聚变堆阶段。
新奥聚变实验首席科学家石跃江博士发表学术演讲。
中科院等离子所、中核集团西南物理研究院，也大体在2035年前后形成商业示范堆。ITER 则表示需要在2040年以后。但也有更激进的，在资本的推动下，美国CFS承诺，旗下ARC 电站2030年投入运行；Helion则与微软签订了2028年供电协议。不过这些装置均是氘氚聚变，其成本必然是高昂的。
西安交通大学外籍教授霍迪举例称：“NIF装置用的靶丸，每个成本高达10万美元，而发电每天可能需要上百万个靶丸，经济上完全不划算。”相反，他十分看好新奥的氢硼聚变：“他们有明确的技术路线图，只要按里程碑逐步推进，未来值得期待。总之，商业化聚变能源必须小巧紧凑，不能像现在的大型激光设施那么庞大。”
西安交通大学外籍教授霍迪发表学术演讲。
好的预期是，核聚变研究正在打破了“50年悖论”的桎梏，将商业化预期变成了20年之约。
中国优势引发国际关注：
稳坐第一梯队
历史上，新能源的出现总会打破现有权力结构，产生赢家和输家，并波及多个行业和国家的不可预见的后果。正如上文所言，核聚变必将改变能源格局。谁也不想输掉这场比赛。
在第三届氢硼聚变研讨会上，ITER法国总部官员、对外发言人拉班·科布伦茨接受采访时笑言：“在美国的议会里面常常听到一个说法，说我们需要给核聚变更多的经费，这样的话我们就可以超过中国，否则中国就要领先了。”但是作为一个在欧洲工作的美国人，拉班并不认同这种论调：“我认为聚变一定是国际合作双赢的前提下才能往前发展，否则真正的受害者将是全世界的人们。我不认同议会里面这些人的态度：聚变研究不是要竞争，而是要合作。”
ITER法国总部官员、对外发言人拉班·科布伦茨发表学术演讲。
而霍迪则肯定地说：“目前中国在聚变领域处于第一梯队。”“中国在某些领域甚至在领跑。”他认为，NIF虽然领先但优势不大，中国很快会赶上，因为合肥的EAST取得了出色成果，成都的聚变研究所、绵阳的激光研究机构都在快速发展。
此外，霍迪还认为美国过于封闭：“恕我直言，建议美国同行密切关注中国的发展动态。毕竟，等聚变真正商用化时，现在的专利早已过期。在人类共同挑战面前，开放合作才是正道。”
中国在核聚变领域的技术突破，令全球瞩目。上世纪 50 年代，中国几乎与国外同步开启核聚变的研发与探索。时至今日，中国核聚变产业已形成了非常清晰的竞争优势：第一、研发矩阵形成，国家队+科研机构+民营企业；第二、产业链完整；第三、极大的开放合作力度。
目前，从技术综合实力以及技术实验成果来看，中国在核聚变领域的研发第一梯队，主要包括：以中科院合肥等离子体物理研究所和中核集团核工业西南物理研究院为主的“国家队”，和以新奥集团为代表的大型民营企业。
2023年以来，国务院国资委启动未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。2023年12月29日，由中核集团牵头，25家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体正式宣布成立。截至2024年12月，可控核聚变创新联合体成员单位已发展至33家，涉及上游材料供应、制造研发和下游应用等环节，包括能源企业、装备制造企业、钢铁材料企业、科研机构和高校等。新奥从一开始，就是这个创新联合体的一员。
西安交通大学物理学院副院长赵永涛在接受采访时说：“我们国家的一个特点就是，能快速组织起来，我觉得现在也是一个契机。就像国家当时制造氢弹、原子弹一样，举全国之力，调集各个学科、各个方向的科学家、工程师一起去实施这样的计划。”
西安交通大学物理学院副院长赵永涛在第三届氢硼聚变研讨会
哈尔滨工业大学教授王晓刚则表示，中国聚变研发的进展，一个是靠科研人员的努力，国家的支持，还要靠中国自身产业链的支持，中国现在具备可能是世界上最完整的聚变产业链。
新奥刘敏胜说，第一代装置玄龙-50的国产化率已经达到90%以上，第二代装置玄龙-50U基本实现了全国产。
凭借技术及供应链领先优势，中国最近赢得了ITER未来十年核心组装与制造的多个重要合同，包括：真空室模块坑内组装合同、核二级换热器研制合同、磁体馈线关键部件制造与交付、真空室模块的预组装与焊接准备。中国是唯一承担ITER核心安装任务的国际承包方。
中国供应链的完整性是一方面，而更重要的是稳定性。赵永涛称，ITER项目曾因地缘政治问题取消了俄罗斯的合同，导致项目停滞数天。
另外，中国核聚变行业也不太会受资本约束。据聚变产业跟踪机构Fusin Energy Base在2024年10月发布的数据，截至2024年10月25日，美国聚变公司吸引了超过56亿美元的股权融资，中国聚变公司吸引了将近25亿美元的股权投资。但中国与美国不同的是，大多投资来自于国家队，以及私营企业自有的资金。
美国CFS和Helion Energy两家公司，总计融资额度分别为20 亿美元和 10 亿美元以上。投资人对于两家都有明确的供电时间表。随着时间的推移，两家都将面临商业化的巨大压力。
刘敏胜认为，在资本的裹挟下，企业研究很容易为了吸引投资，而强化某一个参数，导致技术路线变形。他并不是排斥外部资本，而是希望按照自己的研发节奏走向商业化。据他介绍，截止到目前，在核聚变研究上，新奥完全依靠自筹资金，已经投入了40多亿元人民币，要完成下一代和龙-2号装置还要继续更多投资。但他丝毫不担心资金问题，因为技术突破取得的成果，便是未来持续投入的信心来源。
目前，新奥聚变研发团队已经聚集了300多人，其核心团队不乏国际聚变研究的重量级专家。如聚变物理方面，有来自美国橡树岭实验室的球形环托卡马克发明人彭元凯博士；在聚变实验与诊断控制方面，有实践经验丰富的宋显明博士（有德、日、法、美等多国科研机构研学背景），石跃江博士则曾任职中国科学院、韩国聚变研究所和首尔大学，为HT-7、EAST、 KSTAR、J-TEXT、VEST等聚变装置研发了多套国际先进水平的光谱诊断系统。
如今，在技术频繁突破、商业前景逐渐清晰的阶段，核聚变行业势必迎来更多的资本关注。根据普林斯顿大学的研究人员测试，一座1000MW的核聚变电厂成本在27亿美元到97亿美元之间。若核聚变完全商业化，根据Ignition Research估算，到2050年将成为一个至少1万亿美元的市场。
在中国，石油巨头、地方国资对于核聚变行业同样在加速升温。2024年，中国石油昆仑资本出资29亿元，持有聚变新能（安徽）有限公司（以下简称聚变新能公司）20%的股份。今年4月，上海未来产业基金战略投资中国聚变能源有限公司，是该基金自2023年成立以来的首个直投项目，也是上海国投公司在未来能源领域的重大战略布局。
独特的资本结构，让中国核聚变行业保持了其他行业从未有过的开放合作力度。新奥“玄龙-50U”实现四千万度、百万安培运行，其中的中性束就是西物院和新奥合作设计的。中国国内团结一致，也愿意参与到全球各核聚变装置项目的建设中，并邀请各国的技术专家来中国一起研讨。今年新奥还启动了氢硼聚变研究基金，吸引了国内19所机构提交27份提案，最终18个开创性项目获得资助，以生态合力加速聚变技术突破。
坚实的梯队、稳定完整的供应链、开放合作，在面对全人类共同面对的高温预警、能源短缺的共同命运前面，必然会塑造一个全球竞速也全球合作的核聚变行业。
人工智能：
提升准确率 缩短研发周期
人工智能正在加速核聚变技术的突破速度。特别是，生成式 AI 大模型目前在各学科领域的推理能力，为处理核聚变研发过程中呈现的复杂性，提供了新的思路和方法，如虎添翼。
在此前，由中国核学会指导、中国核学会核聚变与等离子体物理分会主办、新奥集团承办的第四届“受控核聚变与人工智能技术学术会议”上，哈尔滨工业大学物理学院教授王晓钢指出，聚变领域是人工智能应用的理想场景之一，聚变研究积累了大量数据，为人工智能的应用提供了坚实的基础。
近一年来，人工智能在核聚变研究中的进展，就如同其自身的发展，堪称神速。2024 年，美国普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）开发出一种 AI 模型，能够提前 300 毫秒预测等离子体的不稳定性；美国橡树岭国家实验室（ORNL）成功构建了一个用于发现核聚变设施新型合金的人工智能模型；今年，日本量子科学技术研究开发机构（QST）与日本电信电话株式会社（NTT）共同开发出全球首个利用 AI 预测等离子体约束磁场的技术。
石跃江博士称，新奥去年就组建了人工智能研发团队，专门开发核聚变领域的垂直大模型，解决数据分析、智能预测、实时控制、数字孪生等诸多复杂问题。他们并非仅仅将AI视为一个辅助工具，而是将其内化为解决聚变核心问题的关键逻辑。
长期以来，如何精确控制聚变反应中复杂多变的等离子体，一直是困扰科学家的核心难题。传统方法在应对多维度、多变量的耦合控制时往往显得捉襟见肘，但在 AI 面前，这一挑战似乎找到了突破的曙光。新奥团队依托自主开发的智能控制算法，实现了对等离子体电流和位移等关键参数的精准调控，使得装置运行的稳定性得到了显著提升。
从聚变装置的平衡设计到最佳加热方案的制定，这些任务往往需要跨越多个学科的专业知识和高度的系统集成，过去需要顶尖人才多年的经验积累和团队之间的高效协作。而新奥希望借助 AI，特别是大型模型强大的知识整合能力和小型模型精准的工具调用能力，构建一个能够自主学习、自主决策的 “聚变专家”，这无疑预示着未来聚变研究范式的深刻变革。
除了核心科学问题的攻克，新奥还将 AI 的触角延伸至现有聚变技术的各个子领域，去年新奥聚变在中性束调优和破裂预测方面取得的进展，以及今年在提升诊断数据处理效率上所做的持续努力，都清晰地展现了 AI 在显著提升聚变研究效率方面的巨大潜力。
刘敏胜表示，新奥在其“玄龙-50U”装置上，利用人工智能技术实现了对等离子位形的控制，并开发了装置的数字孪生系统，大大提高了多物理场耦合仿真的速度。
在生成式 AI的快速迭代中，AI 驱动的自动化实验室或将成为常态，不断压缩核聚变技术突破的时间窗口。而与其他行业不同，AI变革下的核聚变产业，也将反过来解决AI急需的电力缺口问题。
结语
全球科研机构与企业的合力攻坚，核聚变已从不断刷新的“装置纪录”走向愈发清晰的“商业蓝图”。特别是中国，凭借国家队引领、民企创新与完整产业链协同，正加速推动“人造太阳”从科学幻想走向电网现实。
氘氚路线在温度、长脉冲和三乘积上稳步攀升，氢硼路线则借玄龙‑50U 兆安电流和高场跃迁，把“无中子终极聚变”从纸面转化为突破性的科研实验成果，明晰的三步走的商业化路线和日益完善的产业供应链，则为未来低成本、高安全的聚变商业发电目标架起骨架。
这场由中国企业深度参与并引领的变革，终将推动人类从“能源约束时代”迈向“文明能级跃升时代”。
然而，黎明愈近，挑战愈显：上亿摄氏度等离子体的稳定约束、耐高温超导材料的批量制备、氚自持或氢硼点火所需的极端条件，仍需跨学科、跨国的持续攻关；全球聚变人才缺口巨大，既要聚变物理泰斗，也需跨学科工程师、AI 专家与产业化经理人，以及如何快速培养并留住“既懂等离子体又懂 AI”的复合型工程师，都将决定未来20 年的冲刺速度。
技术突破已点燃火种，唯有以开放合作弥合人才与工程鸿沟，方能真正迎来聚变照进现实的曙光。
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