（1）能量密度高
单位质量燃料所释放的能量约为铀-235 核裂变反应的4倍，更是化学燃烧的百万倍以上。1 吨氘氚聚变反应释放的能量，相当于700 万吨原油燃烧释放的能量。
（2）原料充足近乎无限
氘可广泛从海水中提取，每升海水中含有约30 毫克氘，而每30 毫克氘通过聚变反应释放的能量相当于300 至340 升汽油燃烧所产生的能量。全球海水中的氘总储量估计超过40 万亿吨，按照目前的全球能源消耗水平，仅海水中提取的氘所能提供的聚变能量足以满足人类数百亿年的能源需求，从根本上解决了资源约束问题。氚的供应则通过人工增殖技术实现闭环循环。氚在自然界中丰度极低（全球自然存量仅约3.5-25 公斤），但可通过聚变产生的中子轰击锂-6 同位素来持续生产。地球上锂资源丰富，陆地已探明储量约2200 万吨，海水中锂含量更高达2000 亿吨。现有锂资源足以支撑聚变电站运行数千至上万年，若结合未来海水提锂技术，燃料可持续性将进一步提升至数百万年量级。
（3）环境友好且安全可靠
核裂变电站存在棘手的废物处置问题，氘氚核聚变过程中主要产生惰性氦，不产生高放射性、长寿命的核废物，也不会产生任何有毒气体、温室气体。核聚变反应需要苛刻条件，任何细微条件缺失，都会导致聚变反应停止。
2.核聚变技术体系概述
核聚变能技术体系以“实现等离子体稳定约束与能量增益”为核心，涵盖基础理论研究、核心部件制造、系统集成、实验验证四大层级，各层级相互支撑、协同演进。基础理论层聚焦等离子体物理、核物理等核心科学问题，为技术研发提供理论支撑；核心部件层包括超导磁体、激光器、第一壁材料等关键硬件，是技术实现的核心载体；系统集成层负责将各类部件整合为完整装置，实现等离子体约束、加热、能量提取等功能；实验验证层通过大型装置运行测试技术可行性，推动技术迭代。
图表：核聚变的三大关键条件
资料来源：公开资料整理
从技术逻辑来看，核聚变的实现需满足“劳森判据”（Lawson criterion），即等离子体温度（T）、约束时间（τ）与粒子密度（n）的乘积达到临界值（nτT≥10²¹m⁻³·s·K）。当前全球技术研发均围绕提升这三大参数展开，不同技术路径通过差异化方案实现劳森判据，形成了多元竞争的技术格局。
具体而言，这意味着需要将燃料加热至上亿摄氏度的高温，以赋予原子核足够动能克服库仑斥力；同时将等离子体密度提升至约1020 粒子/立方米量级，以增加核碰撞频率；并利用约束装置将这种高温高密状态维持数秒以上，确保聚变释放的能量大于损失。唯有当这三个核心参数的乘积达标，才能实现从“能量盈亏平衡”到“净能量增益”的跨越，为后续的“自持燃烧”奠定物理基础。简单理解，创造高温高密度环境，对产生的超高温等离子体进行有效约束是实现可控核聚变的关键。
在实践中，满足劳森判据极具挑战。当前主流技术路径（如托卡马克）通过强磁场构建“磁容器”，实现对带电等离子体的长时间约束，使其与实体器壁隔离。同时，为创造并维持所需的极高等离子体密度，聚变装置真空室必须达到极高的真空度，其本底气体密度需低至1015-1016 粒子/立方米量级，仅为常温常压下空气密度的数万分之一。这一极端真空环境能最大限度地减少杂质粒子干扰，是维持等离子体纯净度与稳定性的关键工程前提。因此，攻克高温产生、磁约束稳态控制与极端真空维持等技术，构成了在地球上建造“人造太阳”必须跨越的核心物理与工程门槛。
图表：实际可控核聚变反应的三要素
资料来源：《超导磁体技术与磁约束核聚变》
劳森判据是实现净能量增益的必要物理条件，而衡量聚变装置能量效率的核心指标是能量增益因子Q 值。Q 定义为聚变反应释放的总热功率（Pout）与外部输入维持反应所需的加热功率（Pin）之比，即Q=Pout/Pin 。当Q>1 时，聚变反应在物理上实现净能量输出，但商业化还需考虑热-电转换效率（通常约30%～40%）、系统能耗和运行维护成本等因素，普遍认为实现经济可行的聚变电站需Q ≳10 ，甚至更高（如Q = 20 ∼ 30）。目前实验装置的Q 值大多低于1，仅个别实验短暂超过1（未计入全系统能耗）。理想情况下，若达到“点火”状态（Q→∞），反应可依靠自身α粒子加热维持，但仍需配套高效工程系统才能实现真正商业化。需注意，Q 值反映能量收支，与“可控性”无直接关联。
当前，全球可控核聚变研发已从验证科学可行性，进入攻克实现稳定“可控”燃烧及提升能量净增益Q 值的工程化阶段，产业化进程正在加速。
3.核聚变发展进程
全球可控核聚变发展历经数十年基础研究，目前从科学探索迈入工程验证与产业化探索的新阶段。其科学基础奠定于20世纪上半叶，1919 至1933 年间，轻核聚变能量来源、库仑势垒穿透及氘氚反应可能性相继被提出与论证。1938 年后，“氘氚循环”反应模式的提出与首次实验实现，证明了聚变反应的可达性。20 世纪下半叶，托卡马克技术的成熟与ITER 计划的启动，将聚变推入国际协同时代；90 年代JET 和TFTR 的高性能等离子体放电实验，首次展示了磁约束聚变迈向工业应用的前景。进入21 世纪，全球各大装置陆续规划与建成。ITER 于2020 年后进入大部件安装阶段，其关键系统的完成标志着国际聚变事业正从“物理可行”持续向“工程可行”与“长期稳定运行可行”过渡，为后续示范堆建设与商业化验证奠定了坚实的技术与组织基础。
图表：可控核聚变按照历史重大节点
资料来源：福建省生态环境厅官网，中科院合肥研究院等离子体所公众号，华西证券
在国际层面，ITER 项目作为全球最大聚变合作工程，正从组装迈向调试阶段。全球核聚变发展呈现国际合作与自主攻关并行的格局，以ITER 为代表的国际工程是多边协作的核心。自2006 年七方签署协议以来，ITER 项目持续推进，于2020 年转入托卡马克装置实质性组装阶段，并于2025 年4 月完成关键超导磁体系统的集成，为首次等离子体放电创造了物理与工程条件。根据ITER 组织2022 年修订的基准路线图，项目目标在2035 年实现首次等离子体放电，并在2030年代末至2040年代初逐步过渡到氘氚运行阶段，最终验证聚变能大规模生产的科学与工程可行性。这一全球规模最大、参与方最广的合作计划，其进展对确立聚变能的未来时间表具有决定性意义。
中国通过多层次项目布局，系统构建自主聚变能源发展体系。中国通过“基础研究－工程验证－示范预研”多层次项目布局，正系统性地构建自主聚变能源发展体系。在基础研究层面，全超导托卡马克EAST装置长期攻关高参数稳态等离子体运行，为未来堆提供成套物理与运行经验。在工程验证层面，紧凑型聚变能实验装置BEST 项目进展加速，已于2025 年启动主机总装，计划在本世纪20年代末进行实验，旨在为未来实现能量净增益和发电演示验证关键技术。在示范堆预研层面，中国聚变工程试验堆CFETR 作为ITER 之后的关键战略部署，规划分两阶段运行：第一阶段实现聚变功率50-200 兆瓦与氚自持；第二阶段将功率提升至吉瓦级，开展示范堆验证，为其提供关键技术验证的CRAFT 设施已进入建造尾声。CFETR 项目目前处于详细工程设计阶段，其建设时间表将取决于前期关键技术验证、国家立项审批及资金安排，远期目标是在本世纪中叶前建成并运行。
4.核聚变技术路径谱系与商业化潜力评估
全球核聚变技术路径已形成“磁约束、惯性约束、其他新型约束”三大谱系，其中，磁约束与惯性约束是主流方向，两者在技术原理、发展阶段、商业化潜力上存在显著差异，新型约束路径则处于探索阶段，有望开辟新赛道。
图表：主流核聚变技术路径对比
资料来源：公开资料整理
图表：主流核聚变技术路径占比
资料来源：Fusion Industry Association
（1）磁约束
磁约束是目前最接近实现持续可控聚变能的途径。磁约束原理是利用强磁场产生的洛伦兹力，使带电粒子沿磁力线回旋运动，从而将高温等离子体约束在特定空间区域内，延长能量维持时间。其优势体现在稳态运行、燃料灵活性、放射性物质少等，但工程复杂性相对较高，材料性能及经济性尚有提升空间。总体而言，磁约束路线积累了数十年的实验与理论成果，被国际学界视为最有可能率先实现聚变发电商业化应用的路径。
磁约束聚变主流技术方案包括磁镜、仿星器、托卡马克和场反位形（FRC），其中托卡马克是技术最成熟、研究最广泛的方向，而FRC装置有望率先开始商业化供电。
1）磁镜
磁镜结构简单，但约束时间较短。磁镜（Magnetic mirror）是一种直线型磁约束核聚变装置，其磁场构型特点是两端磁场强度高于中间区域，利用“磁镜效应”机制，即带电粒子沿磁力线运动时，在强磁场端因磁矩近似守恒，平行速度减小至零而被反射，从而在两端之间来回振荡，实现对等离子体的部分约束。
图表：磁镜效应示意图
资料来源：《磁约束可控核聚变装置的磁体系统综述》
磁镜装置的优点在于结构相对简单、无环形几何复杂性，且易于加热和诊断，有利于实现高温等离子体。缺点是粒子和能量损失较大，等离子体约束时间较短，难以满足聚变点火所需的劳森判据。因此，传统磁镜方案在主流聚变路线中已被托卡马克和仿星器等环形装置所超越，但其物理原理仍在某些先进概念（如轴对称磁镜、串列镜或作为中子源）中具有研究价值。目前代表性装置有美国威斯康星大学与美国CFS 公司共同合作开发的紧凑型、高场强、轴对称磁镜装置Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror（WHAM）等。商业化推进的公司主要为美国威斯康星大学孵化成立的Realta Fusion。
2）仿星器
仿星器约束时间更长、稳定性好，但线圈结构复杂、装置建造成本高。仿星器（Stellarator）由美国物理学家Spitzer 于1950 年代提出，名称寓意“模拟星体聚变条件”。其技术核心是通过三维扭曲的外部线圈系统，在闭合环状真空室中构建螺旋形磁力线，形成天然的等离子体约束通道。这种设计无需驱动等离子体电流，从根本上避免了托卡马克的大破裂风险，可实现真正的稳态运行，且对材料辐照损伤要求较低。
图表：仿星器装置结构示意图
资料来源：中国核技术网
仿星器装置的优势在于等离子体约束时间更长、稳定性极佳，适合作为未来聚变电站的候选路线。然而，其线圈构型极为复杂，制造精度需达毫米级，导致装置造价高昂、工程难度大。目前全球仅德国Wendelstein7-X 和日本LHD 等少数装置建成运行，验证了物理可行性，但因成本与复杂度制约，尚未成为主流研发路线。仿星器装置商业化公司主要有法国Renaissance Fusion、美国Thea、Type One Energy、德国Proxima Fusion等。
3）托卡马克
托卡马克（Tokamak）名称由俄语单词“环形、真空室、磁、线圈”的词头组成，由苏联科学家于20 世纪50 年代提出。其核心技术原理是利用外部线圈产生的环向磁场，与等离子体自身电流产生的极向磁场相互叠加，形成一个可约束上亿摄氏度高温等离子体的“螺旋形磁笼”。装置结构呈现“甜甜圈”状的环形，核心组件包括环形真空室、环向场线圈（TF）、极向场线圈（PF）及中心螺管（CS）等磁体系统。
图表：托卡马克装置概念图
资料来源：《磁约束可控核聚变装置的磁体系统综述》
托卡马克是目前全球范围内投资额最大、技术发展最为成熟的路线，已处于工程可行性阶段。凭借高效的约束能力和相对可控的稳定性，托卡马克在全球核聚变研究中占据主导地位（约占90%），在实现高温等离子体和长脉冲运行方面已积累大量成功实验经验。国际合作及国家级项目多采用托卡马克，较多民营企业正在向高温超导托卡马克装置方向发展。其缺点是装置结构极其复杂、工程与建造成本高昂；等离子体的稳定性控制极具挑战，存在灾难性“电流破裂”的风险；并且依赖于大功率、高精度的持续外部加热和电流驱动，对超导磁体等关键部件的性能与可靠性要求极高。
托卡马克主要包括两种构型：一是常规环形托卡马克，环径比较大，物理机理清晰，如国际热核聚变实验堆（ITER）及中国的全超导托卡马克装置“东方超环”（EAST），后者由中科院等离子所研发，已在稳态高约束模运行方面取得突破，2025 年1 月首次实现1 亿摄氏度千秒运行，创世界纪录；二是球形托卡马克，设计更为紧凑，环径比接近1，具有更高的磁场利用效率和聚变功率密度潜力，如中国的SUNIST-2 装置，但也面临中心柱空间狭小等工程挑战。
图表：全超导托卡马克核聚变实验装置EAST
资料来源：澎湃新闻
托卡马克路线中，关于高温超导托卡马克装置的研发工作主要由国内外领先的商业公司驱动。美国的联邦聚变系统CFS、英国的托卡马克能源Tokamak Energy，以及国内的星环聚能与能量奇点等公司，均开启了相关磁约束可控核聚变装置的设计、建造与磁体测试工作，致力于将高温超导磁体技术应用于未来商用可控聚变示范堆。美国联邦聚变系统CFS 公司采用高温超导材料的SPARC 装置计划于2027年验证Q>1 能量增益，其后续ARC 示范堆已与谷歌签订200 兆瓦电力采购协议，目标2030 年代初实现并网发电，总设计功率400 兆瓦。BEST 紧凑型聚变实验装置由中科院等离子体物理研究所主导研发，聚变新能（安徽）有限公司承建，计划于2027 年建成，目标实现Q≥1并演示50–200M 聚变功率输出，后续的中国聚变工程实验堆（CFETR）预计在2035 年左右建成，初期聚变功率为200–500 MW。
4）场反位形
场反位形（FRC）是一种基于磁约束或磁惯性约束的可控核聚变技术路线，其概念最早于1956 年被提出，并在20世纪后期相关实验中得到初步验证。核心原理是利用外部极向磁场与等离子体自身感应电流产生的反向磁场相互作用，形成一个内部具有闭合磁力线、外部为开放磁力线的自封闭“磁泡”结构。装置通常呈直线型对称设计，主要由两端的形成区与中间的融合压缩区构成，结构上显著区别于传统的环形托卡马克，其最大特征在于仅需极向磁场而无需复杂的环向磁场线圈。
图表：场反位形电流、磁场结构示意图
资料来源：《HFRC 场反等离子体形成过程数值模拟与实验研究》
场反位形路线的突出优势在于：一是等离子体比压（β）值高，在同等磁场强度下可约束更高密度的等离子体，经济性优越；二是结构简洁紧凑，相比托卡马克路线，大幅降低了建造成本与运行难度，50MW 模块的建造成本低于10 亿元，仅相当于托卡马克的1/10，装置建造周期仅需要2-3 年，低于托卡马克要求；三是部分方案（如Helion）采用直接能量转换技术，理论发电效率可达95%以上，并可使用氘-氦3 等清洁燃料。然而，其核心挑战在于等离子体寿命相对较短、约束稳定性控制难度大，且目前实验参数（如密度、约束时间）距离实现净能量增益的劳森判据尚有显著差距。另外，相较于托卡马克，FRC 技术无需外部加热源与环向磁场，结构紧凑、成本可控，但电源系统价值占比显著提升至60%左右，对快控开关与脉冲电容提出更高要求。
国际上，美国Helion Energy（采用脉冲磁压缩路径）和TAE Technologies（采用稳态中性束注入路径）是代表性商业机构，其装置已迭代至第七代“Polaris”和“Norm/Copernicus”。在国内，华中科技大学的HFRC、中国科学技术大学的KMAX 为主要的实验装置，而瀚海聚能（HHMAX-901）、星能玄光（Xeonova-1）及诺瓦聚变等公司正致力于推动该路线的商业化进程。
场反位形FRC 装置商业化规划进度较快。在美国，Helion Energy已启动“猎户座”商业电厂建设，计划于2028 年向微软供应50 兆瓦电力；TAE Technologies 亦规划在2030 年代初推出原型电站。国内方面，瀚海聚能于2025 年7 月实现等离子体点亮，标志着FRC 步入工程可行性阶段；星能玄光已率先完成小型化FRC 装置Xeonova-1 放电验证，规划2035 年建成200 兆瓦聚变电站，单站投资约10 亿元人民币。整体来看，FRC 路线在商业化时间节点上展现出相对领先态势。
（2）惯性约束
惯性约束聚变通过多束极高精度的激光或粒子束，在极短时间内向微型燃料靶丸注入巨大能量，使其表面迅速消融并产生向内的反冲压力，从而将靶丸压缩至极高密度和温度，利用粒子惯性在短暂时间内完成聚变反应。
美国国家点火装置（NIF）是惯性约束路线代表性设施，其2022年实验首次实现了聚变输出能量超过激光输入能量，能量增益约1.53倍；在2025年4月实现目标增益超过4的突破。中国也拥有“神光”系列等高功率激光装置。该技术路线的优势在于小型化潜力大、开关火控制性能较好，单次点火无需维持等离子体，但能量利用效率相对低、约束时间短、靶丸制备难度及成本较高，当前重复频率低，距离连续发电与规模化应用尚有较远距离。
在惯性约束聚变的多样化技术路径中，Z 箍缩（Z-pinch）作为其重要衍生路线，近年来受到越来越多的关注。Z 箍缩技术利用强大的脉冲电流通过柱状等离子体或金属丝阵列，在极短时间内产生强轴向磁场，该磁场与电流相互作用形成向心洛伦兹力，驱动等离子体迅速内爆压缩，从而在中心区域形成高温高密度状态以触发聚变反应。这一过程通常在数十纳秒内完成，其物理机制本质上依赖于等离子体自身的惯性来维持短暂的聚变条件，因此被归类为惯性约束聚变的一种特殊形式。
Z箍缩路线的主要优势在于能量转换效率较高、驱动系统相对紧凑且无需昂贵的高能激光系统。与传统激光驱动惯性约束相比，Z箍缩可实现更高的能量耦合效率，部分实验已展示出接近10%的电能到X 射线的转换效率，有利于未来提升整体系统能效。此外，其装置结构较为简洁，适合模块化设计，在重复频率和工程可扩展性方面具备潜在优势。其核心难点在于等离子体内爆过程极易受磁流体不稳定性影响，导致压缩不对称、热点形成失败，严重限制能量增益。同时，高电流脉冲对开关、储能和电极材料提出极高要求，系统寿命与重复运行能力仍待验证。靶结构（如金属丝阵列）的精密制造与快速更换亦是工程化瓶颈。
截至2026 年初，Z 箍缩路线在全球范围内仍处于基础物理研究和工程验证阶段，尚未实现净能量增益。美国桑迪亚国家实验室的Z装置是当前规模最大、参数最高的Z 箍缩装置，峰值电流可达26兆安培以上，持续用于高能量密度物理、核武器模拟及聚变基础研究。其他中小型装置包括俄罗斯库尔恰托夫研究所的S-300 装置、英国帝国理工大学的MAGPIE 装置、中国工程物理研究院的“聚龙一号”装置、中国原子能科学研究院的“荧光-1”装置等，这些装置的共同特点是单次放电能量巨大，但重复频率低，尚未实现持续运行。
在商业化公司层面，Z 箍缩路线的产业化进程相对滞后。美国聚变公司Zap Energy 采用剪切流稳定Z 箍缩技术，通过轴向等离子体流抑制不稳定性，已获得超2 亿美元融资，但其装置规模较小，目标应用场景为小型中子源而非大规模发电，与大型Z 箍缩驱动聚变的工程路径差异显著。除Zap Energy 外，全球范围内没有其他以Z 箍缩为主要技术路线的商业化聚变公司。部分早期尝试如General Fusion曾探索过Z 箍缩相关技术，但已转向MTF 路线。
（3）其他技术路线
除了磁约束、惯性约束两大主流体系外，可控核聚变技术路线还包括磁惯性约束聚变这一重要方向，以及聚变－裂变混合堆等创新路径。
1）磁惯性约束聚变
磁惯性约束聚变融合了磁约束的长约束时间与惯性约束的高压缩密度优势，试图规避两类传统路线的工程瓶颈，被视为聚变能源的“第三条道路”。该路线既不是纯粹的磁约束，也非纯粹的惯性约束，而是利用磁场预先约束等离子体，再通过惯性手段快速压缩，在微秒级时间内实现聚变条件。其技术原理是通过等离子体枪、Z 箍缩或场反位形等方式在较低密度下创建预先磁化的等离子体靶，外部驱动器在微秒级内压缩金属衬套，使等离子体密度和温度急剧升高至聚变点火条件。与纯惯性约束相比，约束时间延长数千倍，大幅降低对驱动器功率密度的要求；与纯磁约束相比，等离子体密度高数个量级，装置体积可缩小至传统托卡马克的1/40。
磁惯性约束聚变的代表分支包括磁化靶聚变（MTF）、Z箍缩驱动、场反位形作为磁化靶。当前以磁化靶聚变（MTF）为主要方向。其优势在于成本效益显著，脉冲功率驱动器成本远低于高性能激光器或超导磁体系统；能量转换效率高，部分设计通过液态金属直接传热；装置结构紧凑，工程风险相对较低。缺点在于等离子体－材料混合风险高，压缩过程中液态金属衬套内表面会液化并与等离子体混合；热传输特性尚不明确；磁流体不稳定性控制难度大；重复频率运行对高电压技术、碎片清理提出苛刻要求。
目前，全球专注于磁化靶聚变（MTF）路线的商业化公司数量较少，加拿大General Fusion 是唯一一家以MTF 为核心技术并推进商业化的企业，其LM26 装置采用14 个蒸汽活塞推动液态锂壁压缩等离子体，2025 年4 月实现首次压缩，目标2026 年达到科学收支平衡。
2）聚变-裂变混合堆
聚变－裂变混合堆是一种以可控核聚变为驱动源，融合裂变能技术的复合型能源系统，是可控核聚变向商业化过渡的重要战略路径。其基本原理是利用聚变反应产生的高能中子作为外部中子源，驱动外围包层中的铀-238 或钍-232 等可转换材料发生裂变反应，从而在不依赖链式临界条件的情况下实现能量的大幅增益。该技术路线显著降低了对聚变核心性能的要求，无需达到纯聚变电站所需的高能量增益因子即可实现净电力输出，同时具备高效利用天然铀资源、嬗变长寿命高放核废料以及本质安全等突出优势。由于裂变过程始终处于次临界状态，一旦聚变中子源停止，整个系统将自动停堆，从根本上避免了传统核反应堆的失控风险。
目前在聚变－裂变混合堆领域，中国是全球唯一系统推进工程验证的国家。中国工程物理研究院主导的Z 箍缩驱动聚变裂变混合堆（Z-FFR）项目，计划于2027 至2028 年在四川绵阳建成首期集成验证装置，旨在实现聚变中子源与次临界裂变系统的耦合运行，其商业化推进公司为先觉聚能科技（四川）有限公司。中核集团主导、联创光电参与技术供应的“星火一号”聚变－裂变混合示范堆项目，选址江西南昌，项目公司为江西聚变新能源有限责任公司，计划于2030 年建成并开展100MW 级并网发电演示，该项目采用高温超导托卡马克作为聚变中子源。
国际上，美国曾在NIF 基础上提出LIFE 混合堆计划，但因NIF技术验证未达预期而搁置；俄罗斯、欧盟及日本虽长期开展混合堆概念设计研究，但均未进入工程示范阶段。
（二）核聚变能产业的战略价值与定位
在全球能源转型与地缘政治冲突加剧的双重背景下，核聚变能对国家能源安全与“双碳”目标实现具有不可替代的终极价值，是保障国家长远发展的战略能源选择。
1.对国家能源安全与“双碳”目标的终极价值
（1）筑牢国家能源安全屏障
在能源安全层面，核聚变能将彻底改变中国“富煤贫油少气”的资源禀赋约束，构建“燃料自主可控、供给稳定可靠”的能源供给体系。当前中国能源对外依存度居高不下，2024年原油对外依存度达72%，天然气对外依存度达45%，能源安全面临地缘政治、价格波动等多重风险。
核聚变能以海水为主要燃料，氘资源完全自主，氚可通过锂增殖实现循环利用（中国锂资源储量达820万吨，位居全球第四），能够从根本上摆脱对化石能源进口的依赖，保障国家能源供给安全。
（2）驱动“双碳”目标落地实施
在“双碳”目标层面，核聚变能是实现深度脱碳的“终极解决方案”。根据中国碳中和路径研究，2060年非化石能源消费占比需达80%以上，电力系统需实现近零排放，工业、交通等领域也需大规模替代化石能源。
当前可再生能源存在间歇性、波动性问题，难以单独支撑能源系统；核裂变能面临废料处理、公众接受度等挑战。核聚变能作为基荷电源，可24小时稳定供电，年利用小时数达8000小时以上，同时可为工业高温供热、氢能制备等难脱碳领域提供零碳能源，成为“双碳”目标的核心支撑。
2.“十五五”规划对核聚变作为前沿技术的定位与指引
随着核聚变技术从科学突破向工程化迈进，中国已将其纳入国家能源战略顶层设计，“十五五”规划（2026—2030年）明确将核聚变能源列为“前沿能源技术”，提出“强化基础研究、突破核心部件、推进示范工程、培育产业生态”的发展目标，为产业发展提供清晰指引。这一定位基于核聚变的战略价值与技术发展阶段——当前中国在核聚变基础研究与部分核心技术领域已实现“跟跑”向“并跑”跨越，“十五五”期间是突破工程化瓶颈、构建产业基础的关键窗口期。
图表：“十五五”期间核聚变能作为前沿产业的定位与政策指引
资料来源：公开资料整理
为实现上述目标，“十五五”期间国家将从三方面强化政策支持：一是加大研发投入，设立核聚变专项基金，支持基础研究与核心技术攻关，预计“十五五”期间总投入将超200亿元；二是完善产学研协同机制，以CFETR等重大项目为纽带，整合科研院所、高校、企业资源，建立国家级核聚变创新联合体；三是深化国际合作，积极参与ITER计划，推动技术标准对接与人才交流，提升全球资源整合能力。这些政策举措将为核聚变产业发展提供强大动力，加速技术迭代与产业落地进程。
（三）全球核聚变能发展态势与中国机遇
在全球能源体系向低碳化与零碳化转型的宏大背景下，核聚变能已被主要经济体视为实现能源自主与气候终极目标的战略制高点。各国正通过国家级路线图、公共研发支持与创新产业政策，竞相加速核聚变技术从科学验证走向工程实现的进程。理解这一全球竞赛格局，是准确把握中国核聚变技术突破路径、产业布局机遇与系统性挑战的前提。
1.全球主要国家核聚变能战略与扶持政策概览
全球主要经济体已将核聚变视为“未来能源竞争的战略制高点”，纷纷出台国家战略、加大研发投入，形成“政府主导、私营参与、国际协同”的发展格局。美国、欧盟、日本处于第一梯队，中国、韩国、俄罗斯处于第二梯队，印度、加拿大等国家则通过参与国际合作逐步跟进。
图表：全球主要国家/地区核聚变能战略与政策对比
资料来源：公开资料整理
从全球趋势来看，当前核聚变发展呈现三大特征：一是私营资本加速介入，推动技术研发从“科学导向”向“商业导向”转型；二是国际合作与竞争并存，ITER计划整合35国资源，但核心技术领域的竞争日趋激烈；三是技术路线逐步收敛，托卡马克成为各国示范堆的主流选择，形成“主流路径集中、细分技术多元”的格局。
2.中国核聚变能产业从“并跑”到“领跑”的机遇与挑战
经过数十年发展，中国核聚变产业已在基础研究、核心装置建设、部分关键技术领域实现“并跑”，具备了向“领跑”跨越的基础条件。
图表：中国核聚变能产业发展的关键机遇与核心挑战
资料来源：公开资料整理
（1）独特机遇：奠定从跟跑到并跑的强国基石
国家战略坚定与工程能力全球领先：中国已将核聚变能列为必须抢占的能源领域前沿制高点，其“国家队”主导的研发体系能够保障长期、稳定且大规模的资金与人才投入，不受市场短期波动影响。通过全超导托卡马克EAST装置的建设与实验，以及深度参与国际热核实验堆（ITER）计划，中国不仅积累了设计、建造和运行世界级大科学装置的顶尖能力，更在超导技术、大型精密制造等工程实现层面确立了全球优势。
终极资源禀赋与完整电力产业链：核聚变的主要燃料氘可从海水中提取，中国漫长的海岸线使其拥有近乎无限的燃料资源，从根本上解决了能源安全的终极命题。同时，未来聚变电站的“常规岛”（发电部分）与现有超临界火电、第三代核电产业链高度重合，中国强大的电力装备制造与工程建设能力，为未来聚变电站的低成本、高效率建设提供了无与伦比的产业基础。
（2）核心挑战：制约从实验验证到商业应用的鸿沟
科学与技术之困：尽管在等离子体物理实验上屡创纪录，但氚燃料自持循环这一商业化“命门”仍是全球尚未攻克的难题。同时，在高通量中子辐照下的抗辐照材料、高精度等离子体诊断与控制软件等核心领域，仍与国际顶尖水平存在代差。这些底层科学的突破与否，直接决定了商业化时间。
产业生态与监管之障：核聚变的许多核心部件属于非标定制，专用供应链尚未形成，导致成本高昂且交付周期长。相较于美国活跃的私营聚变生态，中国在吸引大规模风险投资、鼓励民营高科技企业深度参与方面机制尚不明确。此外，全球均面临核聚变电站安全监管框架与技术标准的完全空白，中国需从零开始建立一套全新的科学监管体系，挑战巨大。
（3）未来趋势：从大科学工程到商业化示范的跨越
“三步走”战略与CFETR的关键牵引：中国核聚变发展遵循“实验堆-工程实验堆-商业示范堆”的清晰路径。即将启动的中国聚变工程实验堆（CFETR）是承上启下的国家旗舰项目，其核心使命是填补ITER与商业堆之间的技术空白，实现持续发电与氚自持的工程验证，全面带动上下游产业链技术升级。
技术路径收敛与创新生态孕育：未来十年，全球技术路径将从“百花齐放”走向“优胜劣汰”。以高温超导磁体为核心的紧凑型托卡马克路线，因更优的经济性前景，将成为商业化主力。在此过程中，中国将逐步孕育由国家队引领、少数具备顶尖技术实力的私营企业和风险资本参与的创新生态，在核心部件、专用材料、设计软件等细分领域形成突破。
多元化应用与终极能源网络构建：长远来看，核聚变的应用将不止于基荷发电。其产生的高温蒸汽和高能中子，在核废料嬗变、高温制氢、同位素生产等领域拥有独特价值。最终，核聚变电站将与可再生能源、新型储能共同构成未来零碳能源系统的基石，实现能源体系的彻底独立与绿色转型。
总体来看，“十五五”期间是中国核聚变产业突破瓶颈的关键时期。全球技术竞争的加剧为中国提供了“弯道超车”的机遇，而国内政策支持与市场需求则为产业发展提供了保障。未来需通过“强化基础研究、补齐工程短板、完善产业生态”，推动产业从“并跑”向“领跑”跨越，在全球核聚变竞争中占据主动。
