国际原子能机构2025年世界聚变展望

国际原子能机构2025年世界聚变展望 前 言 “聚变能不止是一种新能源，更是科学创新、产业转型和国际合作的催化剂。” 原子能机构总干事拉斐尔·马里亚诺·格罗西 聚变能领域继续发展，速度非凡，前所未有。曾经仅存在于实验研究和长远蓝图中的能源构想，如今正迅速成为国家能源战略和产业规划的基石。各国纷纷制定专门的聚变政策，企业开始选择场址并设计首批电厂，监管机构也着手发布量身定制的导则，最终用户开始签署购电协议，电力公司则与聚变开发商结成战略联盟，从汽车、航空航天到数字技术乃至传统能源等主要行业纷纷将聚变纳入其长期投资组合。科学进步、商业利益和政策关注相互交织，标志着一个决定性的转变：聚变能正迈入一个实际落实的新阶段。 权威视角。2025年版不仅汇集了对科技发展的前沿分析，还深度报道了聚变电厂选址、新出现的国家政策以及国际合作和市场参与的新模式，并首次纳入了全球聚变能部署模拟研究，展示了麻省理工学院的一项研究成果 — 该研究探讨了在一系列政策、成本和技术假设之下，聚变可为未来电力系统做出怎样的贡献。 聚变能的发展并非沿着一条统一轨迹，而是呈现出多元并进的态势，反映出当前正在塑造聚变产业的技术路线、发展方案和地区环境的多样性。目前，全球有近40个国家在积极推进聚变计划，私人投资总额已突破100亿美元，现处于运行、建设或规划中的聚变装置超过160座，既包括近期即将进行示范的中 国际原子能机构自2023年开始发布《世界聚变展望》，为这一日新月异的全球动态格局提供系统化 试厂，也有为未来产业部署铺路的更大规模设施。这种多样性本身就是一种优势，不仅有利于创新，也增强了行业抗风险能力，为该领域的商业化探索提供了多条路径。 聚变能不止是一种新能源，更是科学创新、产业转型和国际合作的催化剂。它有望为全人类提供清洁、安全且近乎无限的能源，同时对我们也意味着责任，要求我们以明智、可持续和尊重知识产权的方式追求其发展。这一变革性技术成就的实现离不开持续的公共投资和严格的国际标准，以及政府、行业和民间社会的协作努力。 为了在这蓬勃发展的多样性中促进协调一致，原子能机构于2024年成立了世界聚变能源集团。这一全球性倡议汇集了公共和私营利益相关方、研究机构、学术界和监管机构，旨在加强对话、协调行动并分享新出现的最佳实践。作为该倡议的一部分，原子能机构还召集权威专家共同界定了一系列“聚变关键要素”，以此作为指导未来若干年在研发、安全、融资和商业化方面的国际努力的共同概念基础。 原子能机构始终致力于支持所有成员国推进这一重要事业。我希望《2025年世界聚变展望》继续成为全球聚变界信赖的参考和共同的依据，助力我们携手规划通往由聚变驱动的未来之路。■ “ 推 进 产学研深度融合，赋能聚变能 创 新 协同共享发展。” 中国国家原子能机构主任单忠德 聚变能作为人类和平利用核能的重要发展方向，与裂变能相比具有能量密度大、原料资源丰富、放射性污染低、固有安全性好等突出优势，是未来清洁能源的重要发展方向之一。中国高度重视聚变能创新探索、和平利用。今年10月，国际原子能机构世界聚变能源集团第二届部长级会议暨国际原子能机构第30次聚变能会议（FEC 2025）在中国四川召开，共同推动全球聚变能安全发展、创新发展、开放发展。 “作为保障能源安全和应对气候变化的重要途径，和平利用核能事业，如同普罗米修斯带到人间的火种，为人类发展点燃了希望之火，拓展了美好前景。” 地球是人类的家园，和平、发展、合作、共赢是当今世界的潮流，需要我们共同建设一个持久和平、普遍安全、共同繁荣、开放包容、清洁美丽的世界。能源低碳发展关乎人类未来，中国高度重视能源低碳发展，积极推进能源消费、供给、技术、体制革命。 中国正在以高质量发展全面推进中国式现代化，明确了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，并将核能作为构建清洁低碳、安全高效新型能源体系的重要选项，现已成为全球核能发展最快、规模最大的国家之一。 核 能 是 绿 色 能 源 的 典 型 代表，人 类 要利用好核 能，就 更需要实现好核能开放发展、安全发展、创新发展。习近平主席指出， 中国国家原子能机构主任单忠德（图片来源：中国政府）。 观 点 构 筑 国 际 基 础 研 究 合 作 平台，赋能聚变能融合聚力共建发展。中国政府确立了热堆—快堆—聚变堆核能“三步走”发展战略，推进聚变能技术安全发展、创新发 展、国际化 发 展。中国正在按照“实验堆—示范堆—商用堆”的计划，在聚变能物理基础、材料科学、工程建造、设备研制等领域，积极为全球聚变能创新发展和科技合作贡献中国方案、中国智慧和中国力量。 关键合作伙伴之一，中国始终恪守国际承诺，与国际同行齐心协力，为计划的顺利推进贡献了中国智慧和中国力量。中国坚持理性、协调、并进的核安全观，践行国际科技合作倡议，致力于同各国携手打造开放、公平、公正、非歧视的国际科技发展环境，与50多个国家的140余家核聚变科研机构建立了合作伙伴关系，而且中核集团下属西南物理研究院被指定为国际原子能机构聚变能研究与培训协作中心。 合作新平台，增添共同发展新动力，构建全球互联互通伙伴关系，共同促进全球能源可持续发展，维护全球能源安全。我们愿与国际原子能机构、ITER组织及各国一道，携手推动“世界聚变能源集团”机制行稳致远，推动核聚变科技治理更加公正合理、科技合作更加开放有序、科技发展更加普惠包容，不断推进绿色低碳发展，促 进人与自然和谐共生，各尽所能，团结协作，推动共建清洁、美丽、可持续的世界，推动构建人类命运共同体。 推进产学研深度融合，赋能聚变能创新协同共享发展。中国政府坚持创新驱动发展战略，近年来发布相关政策文件，将可控核聚变列为实现碳达峰、碳中和目标，推进绿色低碳前沿技术攻关的重点方向，前瞻部署未来能源科技创新和产业发展。逾百家企业、高校和科研院所成立可控核聚变创新联合体、聚变产业联盟，协同推进产学研融通创新。 随着新一轮科技革命和产业变革深入展开，聚变能技术正在从科学研究向工程和商业应用的目标加速迈进。但同时，聚变商业化还面临等离子体稳态燃烧、耐强场高温负荷材料、超导磁体、氚燃料自持等科学和工程技术难题，以及产供链成熟性、经济可承受性、投资可持续性、监管可适配性等产业生态建设问题。 国际同行齐心协力，赋能聚变能安全开放共赢发展。中国致力于全方位加强国际合作，实现开放条件下能源安全。国际热核聚变实验堆（ITER）计划承载着人类和平利用核聚变能的美好愿望，是当今世界最重要的国际大科学工程之一。作为ITER计划的 面 对聚 变 能 发 展 机 遇 和 挑战，人类比以往任何时候都更需要国际合作和开放共享，任何一个国家都难以独立破解所有难题或者独享一切创新成果。中国将践行发展、安全、文明、治理四大全球倡议，坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，打造国际 致 谢 国际原子能机构《2025年世界聚变展望》由Sayed Ashraf负责协调，由Matteo Barbarino主持编写。 本出版物的第4章（“电力展望”）基于麻省理工学院的一份报告：《聚变能在电力系统脱碳中的作用》。 参与起草和审查的人员 A. Anikeev国家原子能公司（俄罗斯联邦）R. C. Armstrong麻省理工学院（美利坚合众国）C. Bachmann欧洲聚变联盟（德国）J. BartonHelion能源公司（美利坚合众国）M. Bowen聚焦能源公司（德国）B. Bradley英国工业聚变解决方案有限公司（英国）G. Catena高斯聚变公司（德国）C. Chi新奥集团（中国）L. Coblentz国际热核实验堆组织（法国）A. Creely联邦聚变系统公司（美利坚合众国）C. CubbageType One能源公司（美利坚合众国）M. Dantz比邻星聚变公司（德国）C. Day京都聚变工程公司（日本）R. Ding中国科学院等离子体物理研究所（中国）G. Federici欧洲聚变联盟（德国）R. Field麻省理工学院（美利坚合众国）N. GanzarskinT-Tao公司（以色列）L. Giannini欧洲聚变联盟（德国）A. GoodmanTAE科技公司（美利坚合众国）A. JasperZap能源公司（美利坚合众国）D. Johnson通用聚变公司（加拿大）W. C. Kim韩国聚变能研究所（大韩民国）C. Lin西南物理研究院（中国）C. Luongo欧洲聚变联盟（德国）T. Ma劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（美利坚合众国）S. Paltsev麻省理工学院（美利坚合众国）J. Paluska联邦聚变系统公司（美利坚合众国）Y. Sakamoto量子科学技术研究开发机构（日本）Y. Sentoku大阪大学（日本）L. Strömstedt诺瓦特伦聚变集团（瑞典）S. White托卡马克能源公司（英国）D. G. Whyte麻省理工学院（美利坚合众国）M. Woollen朗维尤聚变能源系统公司（美利坚合众国）S. Wurzel聚变能基地（美利坚合众国）N. Yanagi核融合科学研究所（日本）N. YoshimuraHelical聚变株式会社（日本）G. Zhuang中国科学技术大学（中国） 本出版物承蒙中华人民共和国政府支助得以付梓。本出版物得到了日本政府的宝贵支持。 聚变进展1 电力展望63 特别关注75 聚变“数览”81 聚 变 进 自国际原子能机构《2024年世界聚变展望》发布以来公开报道的发展情况显示的最新进步与突破精选 1在2 0 2 4年11月举 行 的 原子 能 机 构 世界聚 变能 源 集 团 会 议 上，原子能 机 构总干事拉 斐 尔·马 里 亚 诺·格 罗 西（右 ）和 国 际 热核 实 验 堆 组 织 总干 事 彼 得 罗·巴 拉 巴 斯 基（左）签署了一项加强聚变合作的新伙伴关系协定（图片来源：国际热核实验堆组织，法国）。 国际热核实验堆（ITER） 国际热核实验堆还在通过多种渠道与私营部门聚变倡议接触，以技术访问、技术专家对话和文件共享方式分享国际热核实验堆积累的知识，将于2025年底出版两卷本《国际热核实验堆设计手册》的第一卷。已有首家私营部门聚变公司被接纳为国际托卡马克物理活动专题组协作委员会成员。国际热核实验堆核心软件开源的审批工作已基本完成，全球聚变供应链目录的汇编工作正在取得进展。 国际热核实验堆随组装工作推进达到了迄今的性能巅峰 在法国，国际热核实验堆项目的托卡马克组装阶段正稳步推进，主要部件（真空室扇区现场接头和热屏蔽冷却管）已基本完成必要维修，与法国核安全与辐射防护局的关系已经恢复。国际热核实验堆理事会已表示将全面核准基线时间表，并在成员国政府批准的前提下，核准直至2028年底这一初始阶段的项目成本概况。 在整个2024年和2025年上半年，该项目一直将成本实绩指数保持在1.0，意味着计划目标正在100%实现。这是国际热核实验堆迄今为止取得的巅峰实绩，表明该项目非常有望获得成功。■ 截至2025年4月，所有主要磁体的制造工作均已完成。4月中旬安装了第一个真空室扇区模块，6月中旬安装了第二个模块，比原计划提前了六周。低温设备已经实现了氦液化，目前正在建造一座测试设施，利用低温系统对一些磁体进行更多安装前测试。电子回旋加速器加热系统已开始安装回旋振荡管，偏滤器正在制造中。 2组成国际热核实验堆等离子体室所需的九个模块中的第二个已经安装在托卡马克组装坑中。6号和7号扇区模块现在并排放置在坑道中，相距15厘米（图片来源：国际热核实验堆组织，法国）。 3通用聚变公司的LM26装置，其设计目的是验证稳定的高密度等离子体压缩和经同行评审研究报告确认的创纪录中子产额后，推进磁化靶聚变（图片来源：通用聚变公司，加拿大）。 加拿大 液态锂衬套和劳森机器26（LM26）计划（通用聚变公司） 加拿大通用聚变公司正在开发一种用液态锂衬套压缩等离子体的聚变系统，最近利用其磁化靶聚变技术和液态锂衬套实现了等离子体压缩