聚变能源（Fusion Energy）

2026-09-26 · 新兴科技

最后更新：2026-09-26 ｜领域：新兴·能源与气候｜说明：信息来源为公开网络资料，详见文末参考来源

概述

聚变能源旨在模拟太阳内部的核反应，使轻原子核（主要是氘与氚）在极高温高压下结合并释放能量，被普遍视为近似无碳、燃料资源丰富、可提供基荷电力的潜在终极能源。技术路线主要分为两大家族：一是以托卡马克、仿星器、球形托卡马克为代表的磁约束，用强磁场约束上亿摄氏度的等离子体；二是以激光或脉冲驱动靶丸压缩的惯性约束。评价聚变性能的核心指标包括聚变增益 Q（聚变输出能量与加热输入能量之比）、等离子体“三重积”（密度×温度×约束时间）以及靶增益（target gain）。2025—2026 年，全球聚变研发正从纯物理实验转向“工程验证 + 私营商业化”并行阶段。

最新进展（2025–2026）

磁约束：ITER 与国内装置

国际热核聚变实验堆（ITER）是目前规模最大、最具标志性的托卡马克工程，自 1988 年启动设计，汇聚七方 30 多个国家、建于法国南部（“人造太阳”，何时点亮万家灯火）。ITER 于 2024 年 11 月第 35 届理事会提出替换 2016 年参考方案的新基准（Baseline 2024），优先实现“更完整机器上的稳健科学利用”，在首个运行阶段即配置偏滤器、包层屏蔽模块等关键部件（In a Few Lines）；ITER 现以氢、氘等离子体和最高 15 MA 的脉冲开始首期研究，而非原计划的低电流首次等离子体演示（ITER Newsline）。2026 年 7 月 30 日，ITER 提前约六个月将第 6 个（共 9 个）扇区模块吊装入堆芯，堆芯环形部分已完成约三分之二，最后一个模块计划于 2027 年就位（Two-thirds of ITER tokamak core now in place、Deux tiers du cœur du tokamak ITER）。

国内方面，全超导托卡马克 EAST（“东方超环”）于 2025 年 1 月 20 日实现超过 1 亿摄氏度、1066 秒的稳态长脉冲高约束模（H-mode）等离子体运行，再创托卡马克装置高约束模运行世界纪录（中国“人造太阳”创造“亿度千秒”世界纪录、中国科学院等离子体物理研究所）；2025 年 3 月“中国环流三号”首次实现原子核与电子温度“双亿度”运行（全球核聚变能产业进入“赛马”时间）。2026 年 6 月 27 日，中国科学院合肥物质科学研究院的环向场（TF）超导磁体通过技术验收——长 21 米、宽 12 米、高 3.3 米、总重 582 吨，为当时全球尺寸最大的聚变堆超导磁体；同批高温超导中心螺管线圈完成满工况参数测试，核心技术 100% 国产化（我国在聚变堆超导磁体研发领域取得新突破、全球尺寸最大聚变堆超导磁体在合肥下线）。中国聚变“三步走”战略中，原“聚变工程实验堆”（CFETR）已更名为“中国聚变工程示范堆”（CFEDR），目标指向 2050 年聚变能商业化（“人造太阳”重塑全球能源格局）。

惯性约束：NIF 点火

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的国家点火装置（NIF）于 2022 年 12 月首次实现聚变点火（输出聚变能大于激光输入能）；2025 年 4 月 7 日以高密度碳（金刚石）靶丸创下 8.6 MJ 聚变能、靶增益超过 4 的纪录（Target Breakthrough Enabled Fusion Record at NIF、NIF Sets Power and Energy Records）。2026 年 6 月 20 日 NIF 第 11 次实现点火，测得聚变能 7.9 MJ（±0.4 MJ）、靶增益约 3.8；2026 年 3 月启动“NIF Enhanced Yield Capability”激光升级（Achieving Fusion Ignition、National Ignition Facility & Photon Science）。

私营聚变

Commonwealth Fusion Systems（CFS）在美国马萨诸塞州 Devens 建设的紧凑型托卡马克 SPARC 计划于 2026 年产生首次等离子体、随后实现净聚变能，并为其首座电站 ARC 铺路，ARC 预计 2030 年代初向电网供电（CFS Granted Radioactive Materials License、MIT news）。2026 年 1 月 CFS 宣布与 NVIDIA、Siemens 合作构建 SPARC 数字孪生以加速商业化（CFS 官方新闻）；2026 年 6 月发布五篇经同行评审的论文验证 ARC 物理设计，并引入阿布扎比 Plynth Energy 股权投资、成为 UKAEA 首个国际合作伙伴（CFS in the News）。

Helion Energy 的第七代原型机 Polaris 已运行，并于 2025 年成为首台使用氘-氚（D-T）燃料的装置（估值破千亿的核聚变公司来了）。2025 年 1 月 Helion 完成 4.25 亿美元 F 轮（Helion Announces $425M Series F）；2026 年 6 月宣布由 Thrive Capital 领投、投后估值 155 亿美元的 4.65 亿美元 G 轮，并于 2026 年 9 月以 5 亿美元超额关闭（Helion Raises $465 Million Series G）。Helion 已与 Microsoft 签署全球首个聚变购电协议，承诺 2028 年首座商业聚变电站投运并向微软供应至少 50 兆瓦电力，若延期将面临潜在财务处罚（Announcing Helion's fusion PPA with Microsoft、全球核聚变技术融资创纪录）。2026 年 Helion 成为首家获得建造电站监管许可的聚变公司（Helion Energy Becomes the First Fusion Company to Earn Regulatory Licenses），另有报道称其正与 OpenAI 洽谈 2030 年代最高 50 吉瓦的购电规模（估值破千亿的核聚变公司来了）。

TAE Technologies 于 2025 年 6 月融资逾 1.5 亿美元，计划建造首座电站 Da Vinci（50 MWe，预计 2031 年投运，后续设施设计为 350–500 MWe）（TAE raises $150 million、TAE and Black Moon Energy）。此外，依托 LLNL 惯性约束成果的 Inertia Enterprises 于 2025 年 8 月成立并融资 4.5 亿美元（In the News）。中国方面，清华系“星环聚能”计划在 2029—2030 年实现等效 Q＞1、2030 年代前期建成可输出电能的聚变反应示范堆（“清华系”核聚变独角兽，获两家上市公司1亿元增资入股）。

核心技术与关键概念

磁约束：托卡马克（tokamak）、仿星器（stellarator）、球形托卡马克；高温超导（HTS）磁体是紧凑化路线（如 SPARC）的关键。
惯性约束：激光/脉冲驱动、靶丸压缩、点火（ignition）与 target gain。
其他路线：场反位形（FRC）、氘-氦3 燃料等。
关键指标：Q 值、三重积、H-mode 约束时间。
工程挑战：等离子体不稳定性与破裂控制、抗中子辐照材料、氚自持与增殖、能量转换与并网。

关键数据与评测结果

指标	数值	来源
NIF 最高聚变能（2025-04）	8.6 MJ，target gain >4	LLNL
NIF 第 11 次点火（2026-06）	7.9 MJ，target gain ≈3.8	LLNL
EAST 高约束模运行（2025-01）	>1 亿 ℃、1066 秒	新华网
ITER 堆芯完成度（2026-07）	9 个模块中 6 个就位（约 2/3）	ITER
CRAFT 环向场磁体（2026-06）	582 吨，全球最大聚变超导磁体	新华网

趋势与争议

时间表之争：私营公司普遍以 2028—2031 年为目标，ITER 的科学利用与后续示范堆时间表更靠后，二者差距引发“是否过度承诺（hype）”的讨论（Fusion Energy in 2026）。
需求驱动：AI 数据中心带来的电力焦虑显著抬升了核聚变（及核裂变）的资本关注度，微软等成为首批购电方（全球核聚变技术融资创纪录）。
工程与材料瓶颈：惯性约束要商业化需每秒数千次打靶，激光器寿命与靶丸成本是核心障碍（Fusion Energy in 2026）。