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聚变能常被称为终极能源。2023年，人类整体发电功率大约为10的12次方瓦，假设可控核聚变可实现，能量转换没有损失，人类仅需提供84吨高氚燃料即可获得所需要的电能。
1月29日，星环聚能创始人兼CEO陈锐在澎湃新闻举办的“2026科技展望开年演讲”上发表《核聚变能：原理、行业与未来》演讲。在演讲中，他科普了什么是聚变能，以及人类在过去70年里为获得核聚变能所做的各种努力。在他看来，站在2026年的起点上，未来三五年，大量商业化聚变装置将建成；未来五年有可能看到Q（能量增益因子）等于1或Q大于1，证明聚变发电的工程可能性，“过去的 ‘永远50年’是对的，现在的 ‘10年可期’也是对的。”
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清洁安全的聚变能如何产生？
“核聚变的过程是沿着元素周期表的氢的原子核、氢原子、氘、氚，一直到氦，一步步往上变成更重的原子，最终到铁，在这个聚变过程中释放能量。”陈锐表示，虽然人类的肉眼无法感知核聚变，但核聚变的产物却和所有人的生活息息相关，构成人体或地壳大部分的元素都是核聚变的产物，从质子反应开始，氢核、氦、碳、氮、氧、硅、铁，都由核聚变产生。
聚变能具备清洁零碳优势，以氘氚聚变为例，氘氚聚变产生氦，氦气是一种惰性气体，无毒无味无碳。聚变使用氘、氚两种原料，从储量来看，海水中含有大量氘，海水中的锂经过反应可得到氚，地球上氘、氚的储量满足人类使用的年限至少以亿年计。和核裂变相比，核聚变反应条件苛刻，一旦发生任何特殊情况，聚变反应会自动快速停止，因此核聚变具有安全性。
但聚变能在工程上极难实现。人类从上世纪50年代发现聚变能开始，就尝试和平利用聚变能，但经过70年努力，全球仍然没有真正做到连续稳定地实现聚变条件。
所谓聚变条件，核心是加热和约束。以氘氚聚变为例，加热等离子体或加热聚变燃料就像在电饭煲里煮饭，我们需要把等离子体加热到上亿的温度。人类在过去70多年里总结出大量加热方式，可以通过离子回旋、电子回旋等外部加热传递能量，也可以采取磁压缩、高速撞击、液态金属压缩等内部加热方式。
从约束的角度来说，人类已知的聚变约束方法分为引力约束、惯性约束和磁约束。太阳每时每刻都在发生聚变反应，这就是引力约束。简单来说，引力约束依靠强大的万有引力来提供对聚变燃料的约束，但强大的万有引力需要极大的质量来保证，显然，在太阳系里，只有太阳具备如此大的质量。对地球来说，人类并不具备发生引力约束的聚变方式的可能。因此，地球上可行的方式是惯性约束和磁约束。
所谓惯性约束，以激光聚变为例，多束高精度激光从各方面打击一个极小的聚变靶丸，以此发生聚变反应。从工程角度来说，人类和平利用聚变的主流方式是磁约束，利用一组或多组磁场形成磁笼，或由磁场构成高速通道，等离子体在磁场中被约束住，进而发生聚变反应。
过去70多年发展中，聚变研究多路径并存，每种方案各有所长。人类总结出非常多的磁约束路线，但目前并没有哪一条占据绝对优势。球形托卡马克是经典的磁约束路线，托卡马克也是目前全人类在工程上、使用上掌握最成熟、使用最多的约束方式。
“聚变永远50年”？
在核聚变领域，常常能听到“聚变永远50年”这句话。实际上，人类对于使用聚变能的情绪经历了波动的周期。上世纪四五十年代，人类刚刚了解到聚变可以释放出巨大能量，这时候各个国家信心十足。上世纪40年代到60年代，各国都希望立刻通过可控聚变为人类提供能量。
不巧的是，在1958年日内瓦首届聚变能大会上首次提出可控聚变需要50年，因为当时存在温度上限问题。从1958年到上世纪70年代，人们发现，温度越高，聚变的约束能力显著变低，但聚变需要更高的温度，这就是冲突之处，因此聚变进入相对低谷期。
但在上世纪70年代左右，苏联人发明了托卡马克路线，可以把等离子的温度加热突破到1000万摄氏度，当时的石油危机也引发人们对于能源的渴望。因此上世纪70年代到80年代又引来一波聚变高潮。现在很多顶级托卡马克装置就从那个年代开始建设，例如欧洲的ZET装置、美国的TFTR、日本的JH60装置都在这一时期建成。
上世纪90年代开始，这些装置达到科学目的后，人类开始尝试建设ITER这一联合国家的聚变装置，该装置位于法国，中、美、俄、欧盟、日本、韩国、印度等国家共同参与，这也是人类最大的聚变装置，当时的目标是在2035年能够运行，现在运行时间大大延迟了，关于“聚变永远50年”的说法也是从这个时候渐渐出现。
在技术、真实市场需求、商业和政府的共同作用下，过去5-10年，聚变在又经历了再次升温。从商业化聚变公司数量来看，在2017、2018年前，全球商业化聚变公司数量大体上没有超过10家。从2018年开始一直到现在，全球大约有70多家商业化聚变公司。在过去5-10年里，商业化聚变获得的融资金额已超上百亿美元。
推动商业化聚变发展的核心原因到底是什么？陈锐表示，从技术端来看，高温超导等新材料的使用让人类能在更小的装置里真正建设聚变装置，造价显著降低，建造时间显著缩短，商业化成为可能。与此同时，AI和聚变的发展相辅相成，AI能够更有效率地控制等离子体，提升约束能力。高温超导和AI带来的技术突破，让商业化聚变变得工程上可行。
但仅有技术是不够的。真正的转折点发生在2021年，美国CFS公司获得18亿美元融资，这是人类历史上可控聚变最大一轮融资。原因在于OpenAI推出了ChatGPT，人类发现离AGI并没有那么遥远，但AGI显然需要安全、无限的清洁电力支持，可控聚变就变成迫切方案。2021年从美国开始，大量资本真正意义上进入可控聚变领域。
聚变商业化的真正推手是2025年我国在“十五五”规划中提出核聚变能作为未来产业。技术、商业需求、政策支持，三个意志的推动让可控聚变在过去几年迎来了大发展。
“基于这个发展，大家说聚变不是永远50年吗？为什么变成10年可期了？永远50年是对的，10年可期也是对的。”陈锐表示，在“永远50年”时，全球只有一个装置，那就是ITER装置，资本和政策投入少，聚变进展缓慢。站在2026年的起点上，未来3-5年，大量商业化聚变装置将建成，包括中国中聚能源集团的环流4号、环流3号的氘氚燃烧实验、麻省理工学院的CFS、星环聚能的1号装置。“未来五年有可能看到Q（能量增益因子）等于1或Q大于1。虽然不能真正意义上把电发出来，但能够证明聚变发电的工程可能性，所以过去的 ‘永远50年’是对的，现在的 ‘10年可期’也是对的。”
澎湃新闻记者 张静
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