短短几年内,中国就从零起步,建成了世界一流的核聚变研究园区,而美国至今仍缺乏类似规模的设施,这一变化标志着中国对核聚变领域的投资持续增长。
许多科学家认为,核聚变是清洁能源的"圣杯"。
业内人士指出,如果美国企业不能引领这一领域,那么相关的就业机会和财富就不会在美国生根,而是会流向中国。
围绕核聚变技术实现与商业化的竞赛,正成为中美之间一场关键的较量,其胜负将深刻影响未来的能源格局。核聚变技术具备创造近乎无限能源的潜力,且几乎不产生碳排放,放射性也极低。
在核聚变反应中,两个较小的原子——例如氢原子——结合形成一个较重的原子,这一过程会释放出巨大的能量。为了让原子相互碰撞并结合,科学家需要将其加热到极高的温度,使其形成等离子体,即由带正电和带负电的粒子混合而成的物质状态。
直到大约五年前,核聚变还被视为一项长期的基础科学挑战,世界各地的科学家之间保持着大量公开的合作与讨论。
乔治·蒂南是一位全球知名的核聚变专家,曾长期与中国多所顶尖大学合作。
他回忆说,中国首个核聚变研究所成立至今已有五年左右,人们开始意识到,这不仅仅是一项有趣的基础科学研究,而是有望发展成为一项重要的实用技术。
一些科学家判断,聚变能源最早可能在本世纪三十年代并入电网。
中国在2003年加入名为ITER(国际热核聚变实验反应堆)的大型国际核聚变研究与工程项目后,逐步成为该领域的重要参与者。
此后,中国大力投资国内聚变基础设施、研究和人才培养。在众多路径中,目前最有希望建成可行且实用的聚变反应堆之一是托卡马克装置,它通过强磁场来约束等离子体。
目前,美国拥有两个主要的政府资助的托卡马克装置,中国已建成三个,第四个预计将在2027年建成。中国在聚变科学与工程领域的博士数量是美国的十倍,中国政府还启动了新的聚变教育项目,目标是培养1000名新的等离子体工程师。
物理学家的工作时间通常极为漫长,而中国的一些实验甚至可以全天候运行。蒂南表示,他亲眼见过科学家们轮班作业,之所以能够如此,部分原因在于中国大多数托卡马克装置使用的是超导磁线圈,可以连续运行数天甚至数周。
美国也在向超导磁体方向发展,但目前主流仍然是铜磁体,铜磁体在运行中会耗散大量能量,通常运转几秒钟后就需要停下来冷却。美国公用设施中的聚变基础设施相当老旧,坦白说,它们已经算不上领先技术,很难与中国最新的装置正面比较。
美国能源部对此并不完全认同,其官方立场是D3D托卡马克装置仍然处于世界领先水平,NSTX托卡马克装置的升级也接近完成。
此外,中国似乎也在按照一份类似的商业化路线图推进——那份路线图最早由数百名美国聚变科学家和工程师在2020年联合发布,但美国能源部实际上并没有按照它建造相应的设施,而中国基本上已经把关键的测试平台落地建成,为商业化打下基础。
美国能源部表示正在建设新的设施,其《聚变科学与技术路线图》将在明年春季发布,新计划将采用行业主导模式,与中国公开的计划有所差异。中国长期擅长快速吸收其他国家的知识,再回过头来大规模投入国内产业。
在聚变领域,中国政府的投入是美国的两倍。2023年12月,中国政府专门组建了一家新的国有企业,用于整合全国资源、统筹推进聚变发展。根据2022年发布的一份科学报告,中国的目标是在2035年前建成首个工业原型聚变反应堆,并在2050年前实现聚变能源的大规模商业化生产。
美国业内专家则坦言,迄今为止,美国聚变领域的预算增长甚至跟不上通货膨胀。
问题不只是聚变,英国能源与气候变化研究网站CarbonBrief的最新测算显示,2025年中国新能源相关经济活动规模约为15.4万亿元人民币,折合大约2.1万亿美元,占到当年GDP的11.4%,同时贡献了超过三分之一的经济增量和超过九成的投资增量。
换句话说,新能源已经不是中国经济里的一个"板块",而是驱动增长的主发动机。在江苏这样以风电塔筒为代表的制造业腹地,产业链、工程能力和成本控制被打磨到极致,聚变一旦走出实验室,这套体系可以立刻接手。
真正击中商业世界底层逻辑的,是"成本决胜期"这四个字。当能源和交通行业进入拼度电成本、拼系统稳定性、拼产业链规模的阶段,谁能把成本曲线压下去,谁就能把增长、资本与外部影响力一并吸过来。
围绕气候政策与环保伦理的争论可以吵上十年,但成本曲线不会等任何人,它每年都在往下走,谁掉队谁就出局。
在私人资本层面,美国吸引的投资仍然远远超过中国。
自1992年以来成立的所有聚变公司里,超过一半是美国公司,只有4%是中国公司。这本应是美国可以牢牢握住的关键优势,但中国私营部门正在以惊人的速度追赶。
业内专家同时提醒,在中国,很难清晰地区分哪些是私人资金、哪些是公共资金。上海一家名为"能量奇点"的初创公司,仅用两年时间就自主建成了自己的托卡马克装置,公司表示预计在2035年之前就能拥有可向电网供电的商用设备。
即便美国最终在聚变这场技术竞赛中率先撞线,产业化和规模化落地依然是一道更难的关口。业内人士担心,美国以及其他志同道合的国家可能根本没有足够的制造产能,来消化聚变商业化后可能出现的指数级需求。
中国的优势之一,是已经在制造业供应链中占据主导地位,尤其是在电力电子、电容器等关键制成品领域,中国事实上已经形成垄断。此外,中国建造裂变核反应堆的数量也超过任何其他国家,一些业内专家因此判断,这将让中国在推进商业聚变时占据先天优势。
聚变一旦跨过商业化的门槛,其外溢效应会远远超出能源本身。有观点认为,这会对美国的全球影响力构成净损失,因为中国可以借助这项技术支持其"一带一路"合作伙伴,让相关国家的客户在本世纪剩下的时间里,不得不长期与中国进行技术、设备与服务的往来。
能源,从来都不只是能源,它是外交筹码,也是地缘政治的地基。对聚变产业前景,专家们对私营部门的进展总体持乐观态度,但同时反复强调:行业依然离不开政府的支持,才有可能真正赢下这场竞赛。
必须建立并用好公私合作关系,他们援引商业航天的经验指出,商业航天之所以能够崛起,是因为NASA投入了超过5亿美元,搭建了一整套公私合作机制,扶持了SpaceX、蓝色起源等一批企业,这一切并不是凭空出现的。
聚变是一个极其棘手的问题,需要持续数十年的投入与专注,如何长期维持这种强度与耐心,将是美国面临的最大挑战。一句提醒因此变得格外刺耳:中国赢的不是情绪,也不是口号,而是被一次次拉平又一次次压下去的成本曲线。
谁能把度电成本压到最低,谁就掌握了未来能源版图的定价权,这一逻辑对光伏、电动车成立,对聚变同样成立。
美国在聚变领域的核心资产依然雄厚:顶尖科学家、活跃的私人资本、成熟的创业生态,这些是中国短期内难以复制的软实力,问题只在于能不能被系统性地激活。
而中国的打法几乎是明牌:政府定方向、国企搭平台、民企冲创新、供应链托底、教育端源源不断输送人才,从ITER到东部超环,从能量奇点到国家聚变公司,每一步都在把不确定性转化为工程进度。
如果美国继续压缩基础研究预算、削弱国际科学合作、把政策注意力放在传统化石能源,那么在聚变真正点亮电网的那一天,胜负手可能早已不在实验室,而在产业链、在产能、在标准制定权。
留给美国犹豫的窗口,正随着中国每一座新建成的托卡马克,一点点合上。
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