许晓敏 满明铭（华北电力大学经济与管理学院）
摘 要：为破解我国能源领域化石燃料依赖等难题，同时推动核聚变的快速发展，本文对“双碳”背景下可控核聚变发展对策开展研究。首先，阐述了可控核聚变的基本原理、技术特点及其作为清洁能源的显著优势；其次，系统梳理了国内外可控核聚变技术的发展现状与发电应用进展；最后，从四个方面提出对策建议，为我国可控核聚变从技术研发迈向能源化应用，助力“双碳”目标实现和能源结构转型提供理论参考与实践方向。
关键词：可控核聚变；发展现状；对策建议；“双碳”
一、引言
能源是现代社会运转的基石，也是人类赖以生存和发展的物质基础。据媒体报道，目前，化石燃料仍占我国一次能源消费的80%以上，其大规模利用虽驱动了经济高速增长，却同时引发资源、环境与安全三重危机。此外，我国油和气的对外依存度分别超过70%与40%，能源进口通道安全面临风险。为应对上述挑战，我国正积极构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，加快推进以“双碳”目标为导向的能源转型进程。风能、太阳能等可再生能源技术快速发展，装机规模持续扩大，但其固有的间歇性、波动性及能量密度低等缺陷，导致并网消纳困难，难以独立支撑基荷电力需求。核裂变虽可提供稳定电力，却面临核废料处置难题和公众接受度低的制约。在现有技术体系下，传统化石能源、可再生能源与核裂变之间缺乏有效的多能互补机制，能源系统整体效率有待提升，难以兼顾稳定、清洁、安全的目标。
聚变能源可提供大规模、稳定、清洁的基荷电力，有效替代化石能源，并与可再生能源形成互补协同，共同构建新型零碳电力系统。可控核聚变已被国际公认为未来能源的终极方向之一，也是支撑我国实现“双碳”目标、推动能源结构根本性转型的重要潜在路径。聚变能源的突破将有望重塑能源供给格局，为实现碳中和提供底层技术支撑。我国已将聚变能源研发纳入国家顶层战略。2021年10月，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，进一步强调加强可控核聚变等前沿颠覆性技术研究。这标志着聚变能源已从基础科学研究层面，上升为国家能源战略和绿色低碳转型的技术储备。《“十四五”现代能源体系规划》首次将“支持受控核聚变的前期研发，积极开展国际合作”写入国家级五年规划文件，明确其作为与新型电力系统技术、氢能等并列的前沿方向。“十五五”规划建议在前瞻布局未来产业时提出，推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点。
本文旨在系统梳理国内外可控核聚变能源技术的研究现状，并从能源的角度重点分析可控核聚变的发展现状，从四个方面提出我国可控核聚变未来发展路径与政策建议，为构建自主可控、安全高效的聚变能源体系提供参考。
二、可控核聚变原理及发展现状
（一）可控核聚变原理
核聚变，又称核融合或聚变反应，是指氢同位素等轻元素原子核在高温高压条件下聚合成较重原子核并释放巨大能量的过程。该反应是太阳等恒星持续发光的能量来源，在地面实现可控核聚变也被称为“人造太阳”计划。与核裂变相比，核聚变具有更高的安全性和环境友好性。其反应产生的中子寿命短，一旦等离子体温度或密度低于阈值，聚变过程将自动中止，无长周期放射性污染，不产生长寿命核废料，也不排放温室气体。人类对核聚变的认识始于氢弹爆炸，而科学研究的目标在于设计能够平稳控制此类高能反应过程的装置，使其实现持续、稳定的能量输出，从而为人类提供清洁、高效的能源解决方案。
可控核聚变是一种人为创造并精确管理核聚变反应过程的技术。该技术的长远目标在于模拟太阳的能量产生机制，从而为人类开发出一种近乎无限、清洁且安全的能源。作为一种高效的清洁能源，一旦实现规模化，聚变能可全面替代化石能源在电力、工业热源等领域的应用，这有助于减少对煤炭、石油和天然气的依赖，从而降低温室气体排放，还可以提高能源供应的稳定性。与风能、光能不同，聚变能不依赖日照、风速等资源，因此能提供连续不断的能源供应，不受天气和时间的限制。可控核聚变能够促进能源多元化，将成为能源结构中的一个重要组成部分，与可再生能源、核能等其他能源形式相互补充。
（二）可控核聚变国内外发展现状
当前，可控核聚变技术已发展成为集反应堆设计、材料科学与等离子体物理于一体的成熟技术体系，其进展关乎全球未来能源格局。当前，各国都在为可控核聚变的发展做出不同的努力。中国通过全面参与国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）计划与自主发展东方超环、中国聚变工程实验堆等重大科技基础设施，在高温等离子体稳态约束与聚变材料等关键技术上取得系列突破，为工程应用奠定坚实基础。2025年，中国聚变能源有限公司正式挂牌成立，标志着我国聚变能源的工程化与商业化进入由国家主导、系统性推进的新阶段。
国际核聚变技术发展也呈现了新的态势。美国凭借国家点火装置（National Ignition Facility，NIF）实现能量净增益，并在《聚变能源战略2024》提出了聚变能源领域的三大重点方向，系统调整能源科学计划与商业化路径。法国原子能和替代能源委员会宣布，其托卡马克装置WEST在2025年2月12日实现氢等离子体持续运行1337秒，标志着等离子体约束技术的重大进步。日本和英国基于各自在资源、技术与政策上的互补需求，形成了在机器人维护、装置设计等领域的深度合作，这一合作旨在加速聚变技术应用。在技术演进与国家战略交织推进的同时，急剧增长的算力需求正成为聚变能源发展的关键外部驱动力，促使微软等科技企业积极寻求聚变供电方案，进一步凸显可控核聚变作为未来基础能源的紧迫性与战略价值。
（三）可控核聚变发电现状
可控核聚变发电被认为是能源问题的解决方案，其核心目标是通过可控的氘氚聚变反应释放巨大能量，并将能量转化为稳定电能，以解决全球能源安全、气候变化及化石能源依赖问题。截至2025年，全球可控核聚变发电尚处于从实验验证向工程示范过渡阶段，国际热核聚变实验堆已经完成了世界最大脉冲超导磁体系统，计划未来开展Q≥10的氘氚实验。核聚变能最直接的应用是作为基荷电源提供稳定、清洁的电力供应，与间歇性的可再生能源相比，聚变能可以实现持续供电，解决电网稳定性问题。随着技术突破与国际合作的深化，发电相关的关键验证逐步展开。相关验证表明，如果聚变发电占比达30%，中国能源的对外依存度将从70%降至10%。
三、“双碳”背景下可控核聚变发展建议
（一）建立监管体系，夯实资金基础
第一，构建全链条安全监管与碳核算体系。制定涵盖聚变装置设计、建设、运行及退役全生命周期的安全标准体系。建立聚变设施分级分类监管机制，强化对关键系统和放射性物料的全流程监管。同时，加快研究制定核聚变产业链碳足迹核算国家标准，科学量化聚变能源对化石能源的替代潜力与碳减排贡献，为后续参与碳市场交易提供技术基础。
第二，发挥国家主导作用，建立稳定投入与风险兜底机制。中央财政需在基础研究与关键核心技术攻关中发挥主导和托底作用，建议设立国家聚变发展专项资金，提供不受商业周期影响的长期、稳定支持；探索设立国家聚变研发风险准备金，用于应对关键项目延期等不确定性，为国家研发计划提供最终风险保障。
第三，引导市场力量，构建多元化资金渠道。通过设立国家聚变产业基金，以政府出资撬动社会资本，共同投向技术成熟度较高的示范项目。同时，为早期参与聚变领域的民营企业提供研发税收抵扣、投资税收抵免等普惠性激励，降低其入场门槛，激发市场活力，形成对国家投入的有效补充。
（二）明确技术路线，实现能源转型
为进一步将可控核聚变提升至国家能源核心战略层级，应明确其作为2050年后国家能源体系支柱的战略定位，并围绕技术攻关、产业协同与制度保障三个维度系统推进。
第一，强化顶层设计与体系布局，构建产学研用深度融合的创新生态体系。建议在国家能源委员会框架下设立跨部门聚变能源专项工作组，统筹制定聚变能源发展中长期战略规划。充分发挥科研机构在基础理论研究、高校在多学科交叉创新、企业在工程化转化方面的差异化优势，推进多技术路径并行研发，构建安全稳定、清洁低碳的新型能源体系。
第二，加大基础研究与关键技术攻关。布局建设若干国家聚变实验室与技术中心，支持科研机构开展前沿理论探索与原理验证，鼓励企业发挥主体作用，加速实现从实验室成果向工程示范和商业应用转化。
第三，完善政策法规与产业生态，构建有利于聚变技术发展的制度环境。明确聚变电站审批、安全监管和电力消纳等制度。设计基于技术成熟度和减排贡献的阶梯式补贴政策，对实现关键里程碑的示范项目给予税收优惠和资金支持。
（三）探索应用场景，推进聚变商业化
第一，着力缩小关键科技差距，加快建立具有商业示范意义的聚变试验工厂，推动技术从实验室向产业化过渡。作为未来电网的零碳、安全、稳定基荷电源，聚变能源有望直接替代煤电和传统核裂变机组。
第二，加快聚变电站的规划与建设，系统研究大规模聚变能源接入对电网结构、运行稳定性及调度模式的综合影响，制定逐步替代火电的技术路径；在聚变电站周边布局绿氢制备基地、高载能数据中心、海水淡化设施及先进材料制造园区，构建多能联产体系，实现能源梯级利用与效益优化。
第三，在工业领域，聚变技术可提供清洁、稳定的高温热源，逐步替代化石燃料加热方式，推动工业用能结构低碳转型。在交通领域，聚变能源可为规模化电动汽车充电设施提供可靠电力支撑，加速交通电气化进程。此外，聚变技术在海水淡化、氢能制备等领域的应用，也为应对全球水资源与能源挑战提供了新路径。通过建设聚变试验工厂并拓展多场景融合应用，可有效提升技术经济性与系统集成能力，为实现未来能源体系转型提供核心支撑。
（四）深化国际合作，培育顶尖人才
第一，我国作为国际热核聚变实验堆（ITER）计划的重要参与方，在研发过程中突破多项核心关键技术，有效带动了国内相关高端制造产业的升级与发展。未来，应在持续深入参与ITER计划的同时，积极拓展双边及多边合作机制，通过共建联合实验室、共同实施示范项目等方式，实现数据共享、资源整合与能力互补，避免重复投入。
第二，应鼓励和支持我国科学家与工程师在国际聚变组织中担任核心职务，牵头组织具有影响力的国际联合研究项目，逐步提升我国在聚变领域的国际领导力与规则制定能力。
第三，可控核聚变作为多学科高度交叉的尖端科技，其持续发展依赖于规模宏大、结构合理、素质优良的人才队伍。面对全球范围内的高层次人才竞争，应实施更加开放的国际化人才战略，加大海外高端人才的引进力度，系统选派优秀青年科研与工程骨干赴国际顶尖聚变机构访学交流，构建具备战略视野、工程实践能力与国际合作素养的复合型人才团队，为我国实现从聚变技术研发到能源化应用的跨越提供坚实的人才支撑。从我国能源战略需求出发，积极参与并主导国际合作，不仅有助于整合全球科技资源、降低研发成本与风险，也有助于提升我国在全球能源治理体系中的话语权，为构建未来聚变能源国际合作机制奠定基础。
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（许晓敏系华北电力大学经济与管理学院副教授；满明铭系华北电力大学经济与管理学院硕士研究生）