可控核聚变：“人造太阳”产业化进程提速，未来产业价值与能源格局将重塑

文/王鹏 摘要 核聚变能被视为人类能源领域的“终极能源”，其以环境友好与清洁性、高安全性及可控性以及能量密度大等突出优势，是未来清洁能源的重要发展方向。全球加速布局核聚变赛道，资本快速涌入提速核聚变产业化进程；其中中国在“十五五”规划建议中明确将核聚变能列为未来产业发展重点和新的经济增长点，中国正通过聚变能“实验堆-示范堆-商用堆”的“三步走”发展战略重塑竞争格局，系统性地推进工程化与商业化，步入发展的快车道，随着可控核聚变产业链进入资本支出加速期，叠加人工智能、大数据等新兴技术深度融合赋能，未来其商业化进程有望提速，产业链生态布局持续完善，未来产业价值与能源格局将重塑，同时其技术外溢将催生更多元化的应用场景，推动多领域革新。 正文 一、可控核聚变行业概述及发展历程 核能是稳定、低碳的基荷能源，核聚变能具有能量密度大、原料资源丰富且可持续、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。 核能作为绿色能源的重要组成部分，是稳定、低碳的基荷能源。核能根据核反应类型的不同可划分为核裂变能、核聚变能和核衰变能。其中核聚变指的是由较轻的原子发生聚变反应结合为重原子核，并释放出巨大能量的过程，其通常是由氘与氚（水/氕的同位素）聚变产生氦的反应。目前核聚变的主流技术路线是围绕磁约束和惯性约束展开，磁约束是当前核聚变研发中最成熟、最接近商业化的技术路线，其核心装置为“托卡马克（Tokamak）”以及仿星器，代表性设施装置为国际热核聚变实验堆（ITER）、中国环流三号（HL-3）、中国聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）；惯性约束核聚变的核心装置为高效率镭射系统，代表性装置为美国国家点火装置（NIF）和中国的神光系列。核聚变能与核裂变能相比，具有能量密度大、原料资源丰富且可持续、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。 按照可控核聚变研究从原理探索、规模实验、燃烧实验、实验堆、示范堆和商用堆的六个阶段来看，全球可控核聚变发展呈现多元化格局特点。1950年至1990年，处于原理探索期。2000年至2020年为规模实验阶段，通过大型装置实现高温等离子体长脉 冲运行对科学可行性进行验证；如2006年ITER正式启动建设；2010年JET实现16MW聚变功率输出；2022年美国NIF实现Q=1.5，实现净能量增益；2006年中国东方超环（EAST）建成，并于2017年实现101.2秒稳态高约束模运行，2020年中国HL-2M建成进入规模实验。2021年至今为燃烧实验阶段，其中2025年是可控核聚变从实验阶段转向工程化、商业化应用的关键阶段，2025年，如法国WEST装置实现5000万℃下1,337秒稳态运行；美国NIF持续优化点火条件，Q值稳定在4以上；中国HL-3离子温度及电子温度达到双亿度，进入燃烧实验阶段，中国CRAFT设施NNBI系统通过验收等。 根据美国、日本及中国等主要国家发布的相关政策和规划来看：2025年至2030年为实验堆阶段，其中ITER预计2034年启动氘氚实验，目标Q值大于等于10；中国紧凑型聚变能实验装置1（BEST）2025年启动主机总装，预计2027年建成，该装置为聚变发电演示的实验堆；美国CFS的SPARC装置预计2026年实现等离子体放电，并于2027年实现净能量增益。2030至2040年为示范堆阶段，其中中国CRAFT已进入深化设计阶段，计划2035年建成实现百兆级连续发电，英国STEP计划2040年实现商用级聚变电站投运，日本计划2030年实现聚变发电实证。2040年开始将进入为商业堆阶段，实现大规模商业化部署。 二、产业链全景解析 可控核聚变产业链不断扩张，从部件研发逐步向工业制造转型，未来随着项目产业化推进，产业规模将进一步扩大。 可控核聚变产业的上游，主要包括高温/低温超导材料（Nb₃Sn、REBCO）、特种金属（钨、铜铬合金）、氘氚燃料、中子倍增材料（铅锂合金）及真空室用特种钢材等特种结构材料，其中氘在自然界中储量丰富，每升海水含0.03～0.035克氘，氚由于其放射性在自然界中极为稀少，主要通过核反应堆中的锂核反应等人工方式生产；第一壁/偏滤器材料需兼具熔点高、抗辐照与热疲劳性能，主要涉及钨、铜铬合金等特种金属。 中游主要为系统集成与工程建设等，为产业链的核心环节，涉及主机设计与总成，磁体系统、加热与诊断系统、控制系统及其他等核心子系统，其中磁体系统涉及超导磁体，加热与诊断系统包含辅助加热电源、激光器（用于惯性约束）、各类等离子体诊断设备，控制系统包含传感检测与智能控制系统。聚变堆的设计与建设涉及系统工程复杂，技术要求高，可为具备智能化等优势的工程服务企业发展提供新的需求发展空间，尤其是聚变的模拟、控制和运维层面的AI赋能。 下游以电网基荷电源、工业高温蒸汽供应、船用动力系统、偏远地区能源站等为主，目前处于实验堆（验证科学可行性）向示范堆过渡的“前示范”或“工程验证”阶段，当前主要集中于核聚变发电的商业化路径。如2023年，美国Helion Energy宣布与微 软达成聚变电力购电协议，约定2028年起正式交付50MW商用聚变电力；2025年，日本聚变初创企业Helical Fusion株式会社与青木超市株式会社签署聚变能购电协议（PPA）；谷歌宣布将购买Commonwealth Fusion Systems首座商业聚变电厂ARC的一半发电量（200兆瓦），该电厂预计于2030年代初投运。 全球核聚变产业链不断扩张，将从部件研发逐步向工业制造转型；目前可控核聚变产业链覆盖超导磁体、燃料循环、真空组件、机械系统、电子设备、测量技术与安全系统等领域。根据美国聚变行业协会2025年供应链报告，2024年私人聚变企业供应链支出4.34亿美元，同比增长73%左右（2023年约为2.5亿美元），预计2025年增速25%。未来随着更多实验试点项目进入建造阶段以及实验堆转向工程示范堆，预期资本支出将会持续明显增长，产业链规模将进一步扩大。 三、全球及中国市场竞争格局 3.1全球核聚变战略重心转向产业化和商业化培育，技术路径百花齐放，产业化进程提速，商业化赛道加速，国际合作蓬勃发展。 从国际国内主要政策与举措等情况来看，中美英法等主要国家核聚变战略重心从原先的基础实验转向产业和商业化培育，同时政策顶层设计及监管体系建设不断完善以推进产业化进程；此外各国不断加大资本投入，构建可控核聚变供应链及产业链生态从而加速产业化进程。具体来看，中国可控核聚变政策体系完成从“前沿技术探索”到“工程化推进”升级，已形成覆盖战略定位、资源保障、机制创新的完整体系，在国家战略和五年规划的顶层框架下将可控核聚变作为未来产业发展重点，系统性地推进全产业链技术攻关和工程实验堆建设；美国将核聚变视为“能源安全与技术创新”的核心抓手， 政策核心在于为私营资本铺路；欧盟则侧重于国际合作和标准统一。 全球核聚变装置建设加速，可控核聚变市场规模快速扩张，聚变技术呈现多元化发展特点。从聚变装置信息系统（FusDIS）最新数据来看，截至2025年年中，全球聚变装置总数达172台，较2024年增加13台，其中实验装置与聚变电厂占比分别为85%和 15%；从类型来看以托卡马克装置为主，其中托卡马克装置79台、仿星器装置30台、激光装置14台、替代路线49台；从运行状态来看，运行中101台，在建18台，规划建设53台。 全球可控核聚变产业化进程提速，商业化赛道加速。2025年10月，国际原子能机构（IAEA）正式发布的《2025年世界聚变展望》指出，全球近40个国家正积极推进聚变计划，聚变能处在从科学验证迈向工程化与商业化部署的关键阶段。从主要项目进展来看，2025年以来，位于法国的ITER项目主磁体制造已全部完工，低温系统实现氦液化，进行磁体预安装测试的试验设施处于加速建设阶段；美国NIF通过靶丸设计创新实现8.6MJ聚变产额，目标增益（聚变产额/激光输入能量）超过4；德国Wendelstein7-X（W7-X）仿星器在2025年升级后能量周转达1.8GJ，等离子体持续时间360秒，等离子体压力与磁压力的比值达3%，向聚变电厂所需4%～5%的目标挺进；日本HelicalFusion公布成功完成聚变级高温超导线圈核心性能测试。从投资方向来看，早期投资主要集中在核聚变概念验证型初创企业转向多元化阶段，当前以试验设施和原型机企业，以及产业链联合、科创巨头投资等多元化结构为主。 投资方面，随着行业技术路线逐步清晰，产业可行性增强，全球可控核聚变产业融资大幅增长，私人资本成为可控核聚变领域投资的主力军，其他多元化投资加速涌入。核聚变全球总投资从2021年19亿美元快速增长至97亿美元以上。根据IAEA发布的有关数据显示，2024～2025年，来自风险投资、公司和主权来源的资金创下历史纪录，其中2025年私人聚变投资达到35亿美元，公共资金达到7.95亿美元，私营聚变公司数目达到53个。自2010年以来，全球私人聚变投资累计超过100亿美元。具体来看，美国呈现“私人资本+油气巨头+科技巨头”多元特点；欧洲以“公共资金”为主导。 国际合作蓬勃发展。其中2025年11月，中国科学院宣布正式启动“燃烧等离子体”国际科学计划，发布BEST研究蓝图，同时将面向全球开放包括BEST在内的多个核聚变大科学装置平台，设立开放科研基金、资助高频次专家互访交流等；12月，中法两国签署《中国国家原子能机构和法国原子能与替代能源委员会第十五个和平利用核能合作议定书》，将加强核基础研究、核技术应用、核聚变技术、第三国核能市场开发、核专业人才培养等方面合作；2025年10月，美日双方签署《技术繁荣协议》，拟在核聚变、量子信息、生物医药、太空等众多领域加强关键技术的合作。此外，美国核聚变企业AETechnologies宣布，将与英国核能机构组建合资企业进行核聚变用中性束开发，其中英国原子能管理局将对新合资企业TAE Beam UK投入560万英镑。 3.2中国可控核聚变步入从实验示范到商业化的快车道，可控核聚变产业链进入资本支出加速期，产业链竞争力不断增强。 5国家能源局已明确聚变能“实验堆-示范堆-商用堆”三步走路线图：2027年前建成聚变能实验装置BEST，完成聚变发电演示；2030年突破核心技术并“点亮第一盏灯”，2035年实现CFETR工程堆并网发电；2045～2050年建成商用示范堆，实现大规模并网。 中国可控核聚变技术连续突破并呈现“多装置并行、多路径探索”的发展特点，同时呈现“国家队主导，私营企业加速商业化”格局。2025年以来，国内可控核聚变领域连续实现重大突破，FRC、Z箍缩、仿星器等多技术路线百花齐放。“国家队”层面，2025年3月，中核集团核工业西南物理研究院研制的HL-3号装置实现离子温度1.2亿℃、电子温度1.6亿℃，聚变三乘积达10的20次方量级，挺进燃烧实验核心环节；5月，合肥BEST项目提前启动工程总装，标志着全球首个紧凑型聚变能实验装置进入建设冲刺阶段；7月，EAST首次实现1亿摄氏度1,066秒的高约束模等离子体运行，刷新世界纪录；CRAFT进入建造收尾阶段，20个测试平台涵盖超导磁体、氚技术等，预计2025年年底全面建成；BEST聚焦氘氚等离子体稳态控制，预计于2027年底建成，目标是实现聚变能量净增益，验证聚变发电的可行性。民营核聚变领域，能量奇点2024年建成全球首台全高温超导托卡马克装置“洪荒70”；2025年，新奥集团“玄龙-50U”实现百万安培氢硼热等离子放电，工程设计指标已全部实现，下一代装置“和龙-2”已完成物理设计，预计将于2027年建成；星环聚能正在建设CTRFR-1。 中国可控核聚变产业链呈现“上游技术驱动、中游政策技术驱动、下游政策主导”的分化特点，步入资本开支加速期，产业链竞争力不断增强。2023年以来,中国可控核聚变产业链投资呈爆发式增长，且主要集中在上游材料和中游部件领域，并呈现“上游技术驱动、中游政策技术驱动、