郗胡平 张家萱（国家发展和改革委员会国际合作中心；中国人民大学）
摘 要：核聚变具有潜在的高能量密度、燃料可持续性与零碳排放等优点，被视为未来理想的清洁能源。目前，我国在核聚变装置运行和物理研究方面已打下良好基础，但在工程集成、产业体系和商业路径方面仍处于探索阶段。美国近年来通过立法、路线设计和公私合作等方式，把核聚变纳入国家能源战略，明确工程目标，推动核聚变从科研向工程和产业转变。本文系统梳理美国核聚变国家推进体系和投资特点，总结其在战略设计、资金机制和产业协同方面的做法，并提出对我国在发展核聚变方面完善顶层设计、加强工程攻关和推进产业布局的启示。
关键词：核聚变；科技政策；产业投资
核聚变兼具高能量密度与近零碳排放核心优势，是实现深度脱碳、保障能源长期稳定供给的战略选择。当前，全球能源安全不确定性攀升，“双碳”目标对能源结构转型提出更高要求，核聚变已成为大国竞逐的战略性前沿领域。在国家安全层面，核聚变有望从根本上缓解对化石能源与外部能源输入的依赖，重塑未来能源安全格局。我国“十五五”规划纲要将核聚变纳入未来产业布局，前瞻探索多元技术路线、应用场景及商业模式，推动其成为新的经济增长点，助力能源结构转型与能源安全保障。尽管我国具备引领全球核聚变发展的潜力，但工程化与商业化仍处于探索阶段。相较而言，美国在惯性约束聚变方面率先实现物理突破，在工程推进以及商业化探索方面走在前列，且呈现出多路线并行、基础研究与产业化联动的特征。系统梳理美国核聚变推进体系的结构特征，对于我国前瞻布局未来能源产业、推动核聚变由科研优势向工程与产业能力转化，具有重要现实意义。
一、美国核聚变领域新进展
当前，全球核聚变发展正由科学探索阶段加速迈向工程验证与商业化探索阶段，整体呈现资本投入增长、技术路线多元化以及工程化转型三大趋势。全球核聚变领域投资规模持续攀升，产业化预期显著增强。2021—2025年全球核聚变投资额从19亿美元增至97.66亿美元（见图1），其中全球私营核聚变投资已成为主要增量来源，表明资本市场已从技术观望转向产业布局，核聚变正逐步被纳入未来能源投资组合。
当前，全球核聚变领域已形成以磁约束和惯性约束为主的两条技术主线；磁约束领域内涌现出球形托卡马克、仿星器、场反转构型等差异化路线，技术路径多元并行，创新范式加速演进。各国和企业根据资源禀赋选择差异化路线，推动技术竞争由单一路径向多路径探索转变。这种多元化格局既降低了单一技术路线的研发风险，也加剧了未来商业化路线选择的不确定性。在研发方面，当前全球核聚变领域正从“科研驱动”向“工程+产业驱动”转型。以美国为代表，核聚变发展正由实验室科学研究向工程集成与商业示范过渡。越来越多项目开始以发电能力验证为目标，而非单纯物理指标突破，推动研发逻辑从科学导向转向工程可实现性导向。这一转变标 志着核聚变正进入类似于核裂变早期发展 的关键转折阶段。
在惯性约束聚变方面，美国率先实现 全球性净能量增益突破。美国依托劳伦 斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置 （NIF），多次成功点火并提升能量增益水平，推动惯性聚变从“原理验证”迈入“可 重复、可优化”阶段，不仅占据了全球惯 性约束聚变研究的制高点，也提升了美国 在高能激光、靶物理等相关领域的综合实 力，为惯性聚变能的工程化探索奠定了物 理基础。
同时，美国形成了磁约束聚变创新生 态，工程验证节奏全球领先。美国在磁约束 领域走出了一条区别于国际热核聚变实验堆 （ITER）的“大装置路线”，形成以企业为主 导、科研机构深度参与、人工智能等新工具 广泛应用的创新生态。美国联邦聚变系统 公司（Commonwealth Fusion Systems，简称 CFS）推进的 SPARC 高温超导托卡马克项 目成为全球紧凑型托卡马克标杆，直指高 能量增益工程化验证；同时，美国多技术 路线并行的布局增强了商业化路径选择的 灵活性，在提高工程集成能力和新技术应 用速度方面形成全球竞争优势。
近年来，美国核聚变领域的商业化探 索一直走在世界前列，形成了完整的产业 推进链条。美国是全球少数将聚变能源纳 入现实商业应用讨论并开展实质性工程 布局的国家。2023 年，Helion Energy 与 微软达成聚变能源供电协议，大幅缩短 了商业化聚变能源的预计时间表。美国 政府通过定向支持材料、关键部件和供 应链研发补齐技术短板，如 2024 年美国 能源部向 13 个核聚变材料项目提供 2980 万美元资助，构建起“实验突破－工程 验证－商业示范”的完整链条，推动核 聚变从技术研发向实际应用落地。 美国还打破了科研机构主导的传统模 式，形成国家实验室、高校、私营企业、 科技巨头协同发力的格局，国家战略与市 场力量深度耦合。谷歌、微软、英伟达等 企业通过投资布局“AI+ 聚变”赛道，私 营企业成为商业化研发的核心主体，政府 则通过政策、资金和搭建的平台为产业发 展赋能，实现了国家战略导向与市场创新 活力的深度融合。
二、美国核聚变国家推进体系
（一）顶层设计制度化
美国以立法为基础，将核聚变发展纳入国家战略体系，形成“立法保障－预算支持－路线图引领”的闭环机制，为核聚变发展提供稳定的制度保障和清晰的发展方向。近几年，美国接连出台《2020年能源法案》《芯片与科学法案》等多项法案，从研发授权、资金支持、税收激励、监管优化等多方面为核聚变发展提供立法保障。同时，美国智库与政府联动，2025年特别竞争研究项目（SCSP）将聚变能列为国家安全优先事项，提出2028年底前开工建设多座行业主导示范电厂的具体目标，推动战略规划落地实施。
（二）投资主体多元化
美国打破政府单一投资模式，构建起政府、私营资本、税收政策多元发力的投资体系，为核聚变发展提供充足的资金保障。在政府层面，建立能源部（DOE）与国家核安全局（NNSA）双轨投资体系，资金重点投向国家实验室核心设施、基础研究和关键技术攻关，2024年聚变能源科学（FES）和惯性约束聚变（ICF）总投入达14.8亿美元，其中国家点火装置（NIF）所在的ICF项目获6.9亿美元支持用于技术迭代。2025年SCSP草案建议追加100亿美元一次性专项投资，精准布局设施升级、政企合作和示范电站补贴。此外。私营资本成为核聚变商业化研发的核心资金来源。谷歌、微软、英伟达等科技企业通过投资布局“AI+聚变”赛道。2024年7月至2025年7月，全球核聚变企业新增融资合计26.4亿美元，体现出资本市场对聚变能源商业化前景的支持。同时，美国通过税收激励政策撬动社会资本，《通胀削减法案》为聚变企业提供清洁能源投资税收抵免优惠，大幅降低企业投资风险，激发市场活力。
（三）商业布局市场化
美国以市场需求为导向，推动核聚变从技术研发向商业化应用转型，构建起“实验突破－工程验证－商业示范－产业落地”的全链条发展体系。在商业布局上，实现了从概念探索到实质性落地的突破。2023年Helion Energy与微软达成聚变能源供电协议，标志着核聚变开始向商业应用转变，企业提出2028年供电、2030年实现碳负排放的具体目标。在技术研发上，秉持“以终为始”的思路，政府通过定向支持补齐商业化技术短板。2024年美国能源部向13个核聚变材料项目提供2980万美元资助，开发下一代商业化核聚变发电关键材料。在产业链布局上，推动投资向超导材料、高功率激光器、辐照材料等上游领域延伸，2025年能源部宣布首期投入1.07亿美元支持惯性聚变能源研究、超导磁体等多个重点项目，推动核心部件本土化制造，完善核聚变产业链供应链体系。在国际布局上，美国主导制定核聚变国际安全标准和监管体系，设置“聚变技术快速出口通道”，为美国聚变企业海外项目提供融资支持，掌握全球核聚变产业发展的规则话语权。
三、美国核聚变的投资特点
（一）公共投入与私人资本双轮驱动
在核聚变领域，美国构建了政府公共投入与私人资本深度融合的双轮驱动投资体系。政府公共投入聚焦核心设施与基础研究，发挥引导作用。2024年，美国聚变能源科学（FES）和惯性约束聚变（ICF）总投入达14.8亿美元，资金主要投向DIII-D托卡马克、国家点火装置（NIF）等核心科研设施的技术迭代和实验运行，为基础研究和物理突破提供了稳定的资金保障。与此同时，私人资本是美国核聚变领域商业化研发的核心资金来源。美国私人资本在核聚变领域的投入呈现高速增长态势，谷歌、微软、英伟达等科技巨头通过投资布局未来能源赛道，逐步形成“AI+聚变”的投资格局。
（二）技术路线聚焦商业突破方向
美国核聚变投资摒弃了对单一路线的依赖，聚焦商业突破与产业链协同，实现主流技术路线均衡布局。在技术路线方面，美国实现了磁约束与惯性约束双主线均衡投资。在惯性约束领域，以NIF装置为核心持续投入，保障其技术迭代和实验运行；在磁约束领域，重点投资高温超导托卡马克技术。同时，政府支持Zap Energy等采用创新技术路线的企业，培育多元化、有竞争力的本土聚变产业生态。在投资方向上，向产业链上游延伸，完善商业化供应链基础。美国核聚变投资已从核心装置研发向超导材料、高功率激光器、辐照材料等产业链上游领域延伸。2025年1月，美国能源部宣布投入1.07亿美元支持惯性聚变能源研究、超导磁体、激光技术等方向的多个重点项目，同年10月发布的路线图中提出成立“聚变供应链联盟”，推动磁体、材料、真空与冷却系统的本土化制造，为核聚变商业化奠定供应链基础。
（三）创新风险共担机制
美国通过建立成本共担、分阶段拨款的投资机制，确保资金精准对接研发需求，大幅提升了资金利用效率。成本共担机制降低了企业研发风险，激发其创新活力。美国先进能源研究计划署（ARPA-E）建立政府与企业的成本共担模式，政府为高风险技术项目提供前期资助，项目成功后通过技术转让回收成本，这种模式有效降低了中小企业的研发风险，激发了各类市场主体创新的积极性，成为美国核聚变创新生态的重要支撑。分阶段拨款模式则有助于把控研发进度。公共投资和私人融资均采用按阶段拨款的方式，根据项目技术指标、建设进度等考核结果拨付后续资金，避免资源分散和资金浪费。
四、中美核聚变发展对比
（一）战略定位：安全导向与发展导向
从战略定位看，美国与我国在核聚变发展目标与政策表达上呈现出结构性差异。美国将核聚变明确纳入国家安全与能源竞争体系，将其视为未来重塑全球能源格局的关键技术之一。在政策层面，美国通过立法与路线图相结合的方式，不仅确立了核聚变的国家战略地位，还提出示范电站建设与商业化时间表，体现出鲜明的“工程牵引型”特征。这种战略导向本质上是以技术领先带动产业主导与规则输出，强调在全球能源体系重构中占据先发优势。 相比之下，我国对核聚变的战略定位更加 注重其在国家能源转型与未来产业体系中 的基础支撑作用。国家 “十五五” 规划纲 要将核聚变能列为未来产业重点培育方向， 推动核聚变能等成为新的经济增长点。同 时，《2030 年前碳达峰行动方案》以及《关 于推动未来产业创新发展的实施意见》等 政策文件也进一步明确，将核聚变作为前 沿性、颠覆性技术予以持续支持，体现出 从“技术储备”向“产业培育”逐步过渡 的政策导向。这一定位强调长期性与系统 性，有利于保障科研投入的连续性和技术 积累的稳定性。
（二）投入结构：多元资本驱动与财政引导
在投入结构方面，美国已形成“公共 财政 + 私人资本”深度融合的多元化投入 体系，而我国主要以财政科研投入为主。 美国政府通过能源部、国家核安全局等渠 道持续提供稳定资金支持，同时借助税收 优惠、成本共担机制等政策工具，显著降 低企业参与门槛，吸引大量社会资本进入 核聚变领域。特别是近年来，科技企业和 风险投资机构加速布局，使得私人投资逐 步成为推动核聚变技术工程化的重要力量。 这种“资本前置”的模式有助于提前锁定 技术路径，并加快从实验验证向商业示范 过渡。相比之下，我国核聚变资金来源仍 主要集中于国家财政和科研项目体系，社 会资本参与程度相对有限。虽然近年来已 有部分企业投入资金，但整体规模与活跃 度仍不足，尚未形成类似美国的市场化投 资生态。这种投入结构在保障基础研究连续性方面具有优势，但在推动工程化和产业化阶段，容易出现资金供给与需求错配问题。尤其是在中试验证和商业示范环节，资金缺口较为明显。
（三）组织模式：企业主导与科研主导
在组织模式上，中美呈现出企业主导与科研主导的显著差异。美国核聚变研发体系以企业为核心，国家实验室和高校主要提供基础研究与技术支持，形成“企业牵引工程化、科研支撑技术突破”的协同机制。在这一模式下，企业直接面向商业目标开展研发，能够更快推动技术向工程应用转化。同时，通过平台化合作机制如INFUSE计划，美国实现了科研资源的开放共享，降低了创新门槛，提升了整体创新效率。我国则以科研院所和高校为主体，依托国家重大科技基础设施推进核聚变研究，体现出典型的“举国体制”特征。这种模式在攻克基础科学问题和建设大型装置方面具有显著优势，能够集中资源实现关键技术突破。然而，在工程化与产业化阶段，由于企业参与程度不足，科研成果向产业转化的路径相对较长，容易出现成果停留在实验室的问题。近年来，我国已开始探索企业参与机制，但整体仍处于起步阶段。
（四）技术路线：多路径竞争与集中突破
在技术路线选择上，美国采取“多路径并行、竞争择优”的策略，而我国则以托卡马克路线为主，辅以多元探索。美国在磁约束和惯性约束两大主线之外，还支持多种替代性技术路径，如球形托卡马克、场反转构型等。这种多路线布局一方面提高了技术突破的概率，另一方面也增强了对未来不确定性的适应能力。我国则长期聚焦托卡马克这一主流技术路线，在该领域已形成较为完整的技术体系和工程经验积累。这种“集中力量办大事”的模式，有助于在单一路线实现深度突破，并降低资源分散带来的效率损失。然而，其潜在问题在于，对其他技术路径的布局相对不足，一旦主线技术在工程化过程中遇到瓶颈，调整空间较为有限。近年来，我国已开始关注多路径探索，但整体投入仍较为有限。
（五）商业推进：前端牵引与后端衔接
在商业化推进方面，美国已从工程验证迈向商业示范阶段，而我国整体仍处于工程验证向商业探索过渡阶段。美国通过签署长期购电协议、建设示范电站等方式，将商业需求前置于技术研发过程之中，形成“市场牵引技术”的发展路径。这种模式能够明确技术研发目标，缩短从实验室到市场的转化周期。同时，美国政府通过政策支持和风险分担机制，为企业开展商业化探索提供制度保障。我国当前的商业推进路径则更多体现为“技术成熟后再推进应用”，即先完成物理与工程验证，再逐步向商业化过渡。这种路径在降低技术风险方面具有优势，但也可能导致市场需求与技术发展之间存在一定脱节。特别是在缺乏商业示范项目的情况下，企业参与动力不足，产业链培育进程相对缓慢。近年来，我国已开始强调示范应用的重要性，但整体仍处于起步阶段。
五、对我国发展核聚变的启示
（一）强化战略引领，完善制度与政策保障
围绕国家能源安全和前沿技术布局要求，进一步强化核聚变发展的战略引领。制定我国“聚变能源发展”年度行动计划，进一步细化发展路径，探索提出中长期工程化目标与阶段性里程碑，引导资源向关键工程节点集中，提升战略目标的阶段性与可操作性。强化核聚变与国家能源体系的衔接机制。围绕新型能源体系建设，将核聚变发展与能源安全、低碳转型目标相结合，推动其由“前沿技术储备”向“潜在现实能源选项”转变，提升政策体系的整体协同性。完善战略评估与动态调整机制。针对核聚变技术不确定性强、周期长的特点，建立滚动评估机制，增强战略弹性，避免路径依赖对长期发展的约束。
（二）优化投入结构，构建多元化资金支持体系
引导社会资本有序参与核聚变领域。在国家财政持续稳定投入的基础上，探索多元化投融资机制，通过政策引导降低社会资本进入门槛，逐步形成“财政资金+市场资本”协同投入格局，弥补工程化阶段资金缺口。完善分阶段投入机制。针对基础研究、工程验证与商业示范不同阶段，建立差异化支持模式，提高资金配置效率，重点强化中试验证与示范项目的资金保障能力。探索风险分担机制。结合核聚变技术高风险特征，推动建立多方参与的风险共担机制，提升市场主体参与积极性，增强创新体系韧性。
（三）聚焦细分瓶颈，构建协同创新生态
聚焦若干共性技术短板，组织开展系统性攻关。鼓励企业和科研机构围绕高温超导磁体、氚增殖包层和长脉冲稳定运行等影响工程化的关键环节，开展跨学科联合研发。依托中国科学院和高校等科研院所，在高场磁体和辐照材料实验平台等方面，加快布局一批国家级公共试验设施，为后续工程设计和产业转化提供可验证的技术基础。在此基础上，进一步完善产学研用协同机制。探索建设由国家实验平台主导、企业深度参与的协同创新网络，推动科研机构、高校与企业达成长期合作。通过联合立项、成果转化补贴和税收优惠等方式，引导企业提前参与工程化研发，逐步形成科研机构侧重理论研究、企业负责工程实现的分工格局。
（四）筑牢产业根基，推进商业示范进程
围绕聚变能源工程化和规模化应用需求，着力夯实产业基础能力，构建自主可控的供应链体系。依托我国在钨、钒等基础材料的优势，延伸产业链至高端部件制造。重点支持高功率激光二极管、高压电容器等进口依赖部件的国产化，设立聚变供应链专项基金，培育核心部件龙头企业。建立氚燃料循环保障体系，加快锂-6生产基地建设，争取早日实现氚自给自足。分阶段推进商业化示范。明确“中国聚变工程实验堆”（CFEDR）实现并网发电的节点要求。选取磁约束、惯性约束两条路线各1个项目开展商业化试点，采用“政府补贴+电价机制”保障项目收益。同时，参与国际规则制定，依托“国际热核聚变实验堆计划”输出我国技术标准。
（五）培养复合人才，拓展国际合作空间
加快培养以工程化为导向的复合型人才。支持有条件的高校布局等离子体物理、能源工程与高端装备的交叉学科方向，探索“重大装置+工程项目+企业实践”相结合的人才培养模式。通过科研平台与企业联合培养，提高青年科研人员在系统集成、工程设计和产业应用方面的能力。持续推进高水平开放合作，以开放合作拓展创新资源。继续推进ITER框架下的合作，同时加强与美国和欧洲等聚变优势国家在材料、工程设计和装置运行等方面的合作。通过多种渠道，如国际联合项目、人才交流和科研人员长期互访等，提高我国在核聚变前沿领域的学习能力和参与水平，为后续工程化和商业化发展积累经验。
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（郗胡平系国家发展和改革委员会国际合作中心副研究员；张家萱系中国人民大学经济学院在读硕士）