报告日期：2026年6月

执行摘要

缪子催化核聚变（Muon-Catalyzed Fusion, μCF）正在从半个多世纪的基础研究，加速走向工程化与商业化。2026年是这一领域的历史性转折点：

• 美国：Acceleron      Fusion在瑞士保罗谢勒研究所（PSI）实现100小时以上连续聚变实验，累计融资约3000万美元，产业化进程全面提速；
• 日本：国际团队首次直接观测到缪子分子共振态，成果发表于Science Advances，解决了理论与实验之间长达数十年的分歧，为工程优化提供了物理基础；
• 中国：HIAF、CSNS-MELODY、CiADS三大缪子源平台同步推进，第四届高亮度高精度前沿缪子物理研讨会（MIP2026）在惠州成功举行，国内学者已开展缪子催化核聚变测量等实验预研，形成了全球独有的设施集群优势。

μCF是当前所有聚变技术路线中，唯一无需极端高温高压等离子体、可利用现有加速器技术实现工程化的路径。全球μCF产业正处于爆发前夜。

第一章 技术原理与产业价值

1.1 什么是缪子催化核聚变？

缪子催化核聚变的基本原理：将氘、氚混合物中的电子替换为负缪子。负缪子的质量是电子的207倍，这使得缪子原子的轨道半径缩小至原来的约1/200，两个原子核被压缩到极近距离，核聚变在近室温条件下即可发生。

聚变发生后，缪子约有99%的概率被释放出来，可在其2.2微秒的寿命内循环催化多次聚变。单个缪子通常可催化约100-150次聚变反应。要达到科学盈亏平衡，需要约300次聚变/缪子——2026年的多项突破正在让这一目标变得触手可及。

μCF最突出的产业优势在于：反应堆运行温度仅需1000°C以下，远低于磁约束或惯性约束聚变所需的数百万乃至上亿摄氏度。这意味着无需复杂耗能的超导磁体或巨型激光阵列，装置体积更小、建设周期更短、投资强度更低。

1.2 产业应用场景

μCF具有多元化的产业应用前景，覆盖多个百亿级市场：

• 清洁发电：清洁、安全、几乎无限的能量来源，可直接并网供电或为高耗能产业提供过程热；
• 核废料嬗变：14.1 MeV单能中子可将高放废物中的长寿命裂变产物转化为短寿命核素，从根本上解决核废料处置难题；
• 医用同位素生产：μCF产生的中子通量可用于生产锕-225、镥-177等多种紧缺医用同位素，缓解全球供应短缺；
• 聚变材料测试：高通量中子源用于聚变结构材料的辐照损伤研究，加速聚变堆材料筛选与服役性能验证；
• 冷缪子源：释放的缪子可应用于材料科学和基础物理研究，开辟新的科学研究维度。

第二章 美国：产业资本的冲锋号已吹响

2.1 Acceleron Fusion：从实验室到市场

Acceleron Fusion总部位于美国马萨诸塞州剑桥市，由Ara Knaian（MIT电气工程博士）和Seth Newburg联合创立。

关键里程碑：

• 2020年：获得美国能源部ARPA-E两项资助，合计200万美元，标志着美国政府对该技术路线的战略认可；
• 2023年：从NK Labs正式分拆独立，专注于μCF技术的产业化开发；
• 2024年10月：在PSI实现聚变装置在更高压力下的成功运行，验证了技术路线的可行性；
• 2024年12月：完成2400万美元A轮融资，由Lowercarbon Capital和Collaborative Fund联合领投，累计融资约3000万美元；
• 2024-2025年：在PSI完成100多小时连续聚变实验，积累了宝贵的实验数据与工程经验；
• 2026年6月：在arXiv发表MuFusE大体积金刚石对顶砧（DAC）论文，展示了世界领先的高压D-T靶技术。

技术创新：

Acceleron Fusion在多个维度进行系统性创新：

1.加速器效率提升：从1980年代的约20%提升至目前约50%，美国能源部下一代加速器目标效率为75%——一旦实现，μCF将跨越经济性门槛；

2.新型缪子源设计：通过计算机模拟表明，在靶内部诱导电场和磁场有助于更高效地收集和聚焦粒子，显著提高缪子利用效率；

3.高压燃料压缩：将燃料压缩至10,000-100,000 PSI，比此前实验高得多，为降低粘附效应、提升催化效率创造了条件。

合作网络：Acceleron Fusion的合作方涵盖PSI、费米实验室、橡树岭国家实验室（ORNL）、阿贡国家实验室及多所大学，形成了强大的产学研协同网络。

2.2 ORNL的SNS-μCF设施构想

橡树岭国家实验室提出在散裂中子源（SNS）场地建设μCF中子源设施——不建新加速器，直接利用现有冗余束流。核心优势：

• SNS已实现2.8 MW运行，第一靶站功率限制为2 MW，可提供0.8-1 MW冗余束流；
• 约5年可建成，比传统聚变装置的十年以上建设周期大幅缩短；
• 中子产额预计达10¹⁵-10¹⁷ n/s量级，可同时服务多个应用方向。

第三章 日本：国家级战略驱动的精密突破

3.1 日本“登月型”研发计划中的μCF项目

日本在μCF领域的布局远不止于单个实验室的探索——这是一场由国家顶层设计的系统性攻坚战。

2025年，日本政府通过“登月型”研发计划（Moonshot R&D）目标10——“到2050年实现与全球环境和谐共存的动态社会，摆脱资源约束”——正式启动了“面向实用化的创新缪子催化核聚变技术”项目。该项目由中部大学牵头，联合东北大学和高能加速器研究机构（KEK）共同实施。项目负责人是中部大学理工学部的冈田信二（OKADA Shinji）教授。

项目的核心目标：建立“先进缪子催化核聚变（Advanced μCF） ”的科学基础——一种高效率的μCF形态，通过大幅提升缪子介导的聚变反应效率，实现净正能量平衡。

与其他聚变方式不同，μCF不需要等离子体态，而是在低温、高密度条件下实现聚变。项目充分利用这一独特特性，旨在实现聚变能源的社会化部署。到2050年，项目愿景是通过分散式电源、中子源应用及其他多样化用途，为可持续社会做出贡献。

项目的研发框架以原子分子物理学为基础，融合了粒子与核物理、放射化学、加速器科学、低温与超导技术、氢同位素工程、激光科学等多个领域。在这一框架下，项目正在系统性地推进μCF反应机理的阐明与验证。

3.2 清晰的里程碑：2029年与2034年

日本项目的独特之处在于其清晰的两阶段路线图：

第一阶段里程碑（2029年）：

• 通过理论与实验相结合的方法，阐明提升先进μCF反应效率所需的物理条件和反应机制；
• 建立氘氚处理系统及相关安全操作规程，为演示实验奠定基础；
• 利用高精度X射线探测技术直接观测μCF反应伴随的量子过程，实现反应模型的实验验证，确认反应机制的有效性；
• 提取未来先进μCF反应堆研究所需的关键物理与工程参数，为2034年后的集成反应堆设计奠定基础。

第二阶段里程碑（2034年）：

• 论证通过先进μCF实现净正能量平衡的可行性；
• 科学阐明高效产生、捕获和传输缪子所需的物理条件与控制技术；
• 融入工程考量，完成紧凑型μCF反应堆的概念设计；
• 提出分散式电源和缪子中子源系统等应用的路线图，达到可以启动原型堆开发的阶段。

3.3 共振态缪子分子的直接观测：里程碑的初步兑现

2026年4月15日，正是这一国家级战略框架下的首个重大成果问世。

由中部大学μ子理工学研究中心的外山裕一特任助教、冈田信二教授，以及东北大学研究生院理学研究科的山下琢磨副教授、木野康志教授等组成的国际联合研究团队，在Science Advances上发表了μCF领域的里程碑式成果。

团队利用超导转变边传感器（TES）微量热计阵列——由美国NIST开发、能量分辨率比传统硅探测器高出10倍以上——首次直接观测到缪子氘分子（ddμ）共振态发射的X射线。观测光谱与高精度理论计算高度吻合。

这一观测证实了此前长期被忽视的共振态反应路径在μCF中承担主导分子生成过程的核心作用。更重要的是，研究揭示存在一条能够绕开速率控制步骤、直接跃迁至引发核聚变状态的“快车道”。正如研究团队所指出的：“μCF研究已从依赖模糊理论模型的阶段，迈入通过精密实验验证基于量子态的反应过程的全新阶段。”

值得注意的是，这项研究的科学意义直接服务于日本“登月型”计划的2029年里程碑——利用高精度X射线探测技术直接观测μCF反应的量子过程，实现反应模型的实验验证。2026年的这项突破，正是对2029年目标的提前兑现。

3.4 J-PARC的缪子设施：项目的基础支撑

日本在μCF研究方面的另一重要支撑是J-PARC（日本质子加速器研究设施）。J-PARC的材料与生命科学设施（MLF）正在建设多种缪子通道，包括超导缪子通道，可提供高达120 MeV/c的缪子束流。这些通道将服务于μSR、缪子催化聚变和非破坏性元素分析等多种实验。

作为“登月型”项目的核心实施机构之一，KEK的缪子科学设施为冈田团队的实验提供了关键的束流条件。

3.5 战略启示：日本的清晰路线图

日本项目的战略价值在于其明确的时间表和系统化的研发框架：

• 顶层设计：纳入国家级“登月型”研发计划，获得稳定、长期的资金保障；
• 多学科融合：从原子分子物理到加速器科学、从量子少体理论到氢同位素工程的全链条覆盖；
• 清晰里程碑：2029年完成物理验证与参数提取，2034年完成概念设计并启动原型堆开发；
• 2050年愿景：实现分散式μCF电源的商业化部署。

对于全球μCF产业而言，日本的实践证明：μCF不是“永远三十年后”的技术——它已经有了明确的时间表和路线图。2029年、2034年、2050年——每一个节点都在提醒我们：时间窗口正在收窄。

第四章 中国：三大平台驱动的系统性布局

4.1 三大缪子源装置

中国在缪子源设施方面已形成全球独有的战略布局：

HIAF（强流重离子加速器装置）：位于广东惠州。已成功出束，束流流强打破国际同类型装置纪录。HIAF的放射性次级束流分离线（HIRIBL）具备产生和传输能量GeV量级高能缪子束的条件，预计流强可达10⁶/秒，为高能缪子物理实验提供独特平台。

CSNS-MELODY（中国散裂中子源缪子源实验站）：位于广东东莞。CSNS-II升级项目将建设中国首个缪子源MELODY。第一阶段将于2029年前完成缪子靶站和表面缪子束线建设。建成后将在磁性材料、新能源材料、超导材料等领域发挥重要作用，填补国内缪子散射技术的空白。

CiADS（加速器驱动嬗变研究装置）：位于广东惠州。基于5mA、600MeV连续波质子束。按照当前技术方案，2028年可实现有国际竞争力的缪子束流指标。表面缪子束线经优化后，通量可达7.2×10⁹/秒。通过升级完成两个靶站、4条缪子束线建设后，可逐步建成国际先进的缪子科学与技术应用平台。

4.2 MIP2026：中国缪子科学走向世界前沿

2026年4月24-28日，第四届高亮度高精度前沿缪子物理研讨会（MIP2026）在广东惠州举行。会议汇聚了来自瑞士、英国、日本、泰国及国内百余位专家学者，是中国迄今举办的规模最大的缪子物理国际学术会议。

会议展示了中国在缪子源装置及缪子科学实验方面的快速发展势头。基于未来国内缪子源与束流条件，国内学者介绍了包括缪子催化核聚变测量在内的多项实验预研情况，彰显了中国在国际缪子科学领域的快速崛起。

4.3 CiADS缪子源发展与应用研讨会

2026年1月26-28日，CiADS缪子源发展与应用研讨会在惠州召开。会议主要议题涵盖CiADS装置进展及缪子源预研、缪子基本性质精确测量、缪子自旋旋转共振弛豫技术、缪原子精确测量等。近代物理研究所陈旭荣研究员作了题为“缪子催化核聚变——从科学原理到能源革命”的专题报告，系统阐述了μCF从基础研究到工程应用的完整路径。

4.4 惠州宣言：首届研讨会凝聚产业共识

2026年6月15日至17日，由中国科学院近代物理研究所主办的首届缪子催化聚变内部研讨会在广东惠州举行。三日会期，八场学术报告，十余位核心学者出席——规模虽小，分量极重。这是中国μCF领域的首次系统性高层交流，标志着该领域从分散探索迈入系统攻关的新阶段。殷雄博士在总结中指出：“我们期待，在不远的将来，核图聚变团队能够建成世界上第一座缪子催化聚变核电站，使中国成为这一颠覆性技术的全球引领者。到那时，回望2026年惠州的这个六月——那些热烈的讨论、深夜的计算、坦诚的争辩——都是通往第一座缪子催化聚变电站的基石。”

4.5 深圳核图常温核聚变技术公司（筹）：产业化的先行者

在μCF产业化的探索中，深圳核图常温核聚变技术公司（筹）是值得关注的新兴力量。公司由中广核前董事殷雄博士出任负责人，专注于推动缪子催化核聚变技术从实验室走向工程应用。

核图公司（筹）正在积极构建产学研协同网络，其战略布局紧密依托珠三角地区的大科学装置集群：

• 东莞：对接CSNS-MELODY，探索脉冲型缪子源在μCF中的应用；
• 惠州：携手HIAF和CiADS，开发面向工程化的μCF实验终端。

从更宏观的产业背景来看，深圳已将核聚变列为前瞻布局的重点方向。2025年底召开的“深圳核聚变产业示范园区建设论证会”标志着深圳正在系统性地规划核聚变技术的产业化落地。广东省也已将核聚变能列为“十五五”期间未来产业重点布局方向，为μCF技术的产业转化提供了坚实的政策支撑。

第五章 全球产业格局与投资逻辑

5.1 三国路径对比

5.2 为什么现在是投资的最佳时机？

技术拐点已至：

2026年见证了μCF领域的三大突破——日本团队的共振态直接观测解决了困扰学界数十年的理论-实验分歧，为工程优化扫清了物理障碍；美国团队的DAC技术将DT压缩推向新高度；中国三大缪子源平台形成全球独有的设施网络。三个拐点交汇于2026年，μCF正从科学走向工程。

产业资本已入场：

Acceleron Fusion已完成约3000万美元融资，投资方包括Lowercarbon Capital和Collaborative Fund等顶级机构。AI基础设施的用电需求爆炸性增长，正推动清洁能源投资加速涌入——聚变赛道的资本逻辑正在被改写。

政策窗口已打开：

• 美国ARPA-E持续资助μCF研究；
• 中国深圳核聚变产业示范园区启动规划；
• 广东省将核聚变能列为“十五五”重点布局方向。

竞争窗口稍纵即逝：

全球μCF赛道正处于起跑阶段。谁能率先建成示范设施、验证工程可行性，谁就能占据先发优势。这是一场时不我待的竞赛。

5.3 核图公司（筹）的投资价值

• 技术逻辑清晰：μCF是唯一无需极端条件的聚变路径，物理原理已被充分验证，2026年的多项突破正在加速这一路径的工程化；
• 基础设施完备：三大缪子源平台提供全球最密集的实验条件——这是任何其他国家都不具备的战略优势；
• 政策窗口敞开：深圳核聚变产业示范园区+广东省“十五五”规划，为技术转化提供了制度保障；
• 应用场景多元：电力、医用同位素、核废料处理、材料测试——覆盖多个百亿级市场；
• 时间窗口明确：CiADS缪子源预计2028年实现国际竞争力指标，核图公司的技术验证与此同步。

第六章 风险与应对

结语：投资未来的能源

七十年前，萨哈罗夫在纸上写下了μCF的第一个公式。五十七年前，阿尔瓦雷斯在实验中第一次看到了μCF的信号。2026年，历史选择了此刻。

μCF是全球聚变赛道中唯一不需要突破等离子体物理瓶颈的技术路径。它不需要1亿度，不需要托卡马克，不需要等待三十年。它需要的是：加速器、缪子、氘氚燃料——以及有远见的资本。

中国拥有全球独有的三大缪子源平台，拥有陈旭荣团队这样具备全链条研发能力的科研力量，拥有深圳核聚变产业示范园区的政策支撑——中国具备率先实现μCF产业化的所有条件。

深圳核图常温核聚变技术公司（筹），正在将这一技术从论文变成电厂。我们诚挚邀请有远见的投资人，共同参与这场能源革命。

路虽远，行则将至；事虽难，做则必成。

免责声明：本报告仅供参考，不构成投资建议。投资有风险，入市需谨慎。

报告编制：陈旭荣 (邮箱：xchen # (把#换成@) impcas.ac.cn)报告日期：2026年6月