2020年12月4日，新一代人造太陽“中國環流三號”(HL-3)在成都建成并實現首次放電，標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎。

3年間，全球聚變產業蓬勃發展。美國聚變產業協會2023年7月12日發布《2023年全球聚變產業》報告，介紹了全球聚變產業發展情況。總體而言，聚變產業呈現蓬勃發展態勢：聚變公司數量大幅增加，融資金額持續增長。

聚變產業協會總部位于美國華盛頓，是一家非盈利機構，由私營聚變研發企業組成，致力于推進聚變產業協調發展，加速實現聚變能商業應用。該協會從2021年開始每年發布一份全球聚變產業發展報告，此次發布的是第3份年度報告，主要內容是基于對全球43家私營聚變公司的調查結果。

聚變產業發展趨勢

一是公司數量快速增加。參與調查的公司數量從2022年33家增長到43家：3家退出，13家新增。這些公司研發的技術差異很大，極少有多家公司研發同一種技術的情況。美國公司數量繼續位居第一，達25家。聚變公司的地理分布更加廣泛，共分布在12個國家，其中2家公司位于中國，即新奧科技發展公司和能量奇點公司。這表明越來越多的創業團隊選擇加入聚變產業，技術路徑也越來越多元化。

二是融資總額持續增長。截至2023年，全球聚變公司已累計融資超過62億美元,比2022年報告的48億美元增加了約14億美元，增幅達27%。這表明盡管面臨通脹和利率上升等宏觀環境壓力，投資者對聚變能商業應用的興趣和支持仍在穩步增長。

三是公私合作模式廣泛應用。至少18家公司已啟動或準備與政府開展公私合作項目，政府資助金額超7000萬美元。英國政府與托卡馬克能源公司、聯邦聚變系統公司、第一光聚變公司、京都聚變工程公司、通用聚變公司等企業簽署合作協議。美國、日本和德國2023年推出支持聚變能發展的新舉措和項目。這表明全球已出現公私合作推進聚變技術研發的苗頭。

四是預期首座聚變電廠未來10年并網發電。盡管大部分公司認為聚變能商業發電在等離子體科學、熱管理等方面仍存在技術和工程阻礙，且幾乎每家公司均表示建成首座聚變電廠面臨融資挑戰，但26家公司認為首座聚變電廠可在2035年之前并網。

《2023年全球聚變產業》報告的分析

1.全球主要國家高度重視聚變能發展

主要國家正在積極采取行動，大力推進聚變能商業化。

一是發布或制訂國家戰略，明確聚變能發展方向，并創造有利的政策環境。美國政府表示將面向商業化牽頭制訂未來十年聚變能發展戰略;英國、日本、韓國發布聚變能發展國家戰略或長期計劃;德國發布立場文件，表示將創建適于聚變能發展的生態系統。

二是設立專項計劃，提供針對性支持。美已啟動基于里程碑的聚變研發計劃，并于2023年5月宣布將在該計劃下向8家聚變公司提供總計4600萬美元資助，用于在未來18個月完成聚變試驗電廠預概念設計并制訂技術路線圖。英國啟動總額為4210萬英鎊的“聚變產業計劃”，已為數十家企業和機構提供資助。

三是啟動聚變設施監管框架建設，降低監管不確定性。美國核管會將基于“副產物設施”框架對聚變設施實施監管。英國正在修訂相關法律，以將聚變設施排除在針對裂變設施建立的現有監管體系之外。

2.聚變能商業化存在重大技術和工程阻礙

一是需要更好地了解“燃燒”等離子體特性。迄今為止，等離子體研究主要基于由外源加熱的等離子體，僅美國國家點火裝置創造出利用聚變反應能量供熱的“燃燒”等離子體。因此對“燃燒”等離子體的科學理解大多來自計算機模擬研究，未得到實驗驗證。

二是現有材料無法長時間承受聚變工況。研發出能夠長期承受聚變電廠高溫、強磁場、強輻射等極端工況的先進材料,是聚變能實現商業化應用的重要前提。但目前沒有任何設施能夠在聚變工況下對材料進行全面測試，尤其是沒有設施能夠產生類似聚變反應的高能中子。

三是面臨復雜的系統集成問題。聚變電廠是一個復雜系統，需要應對一系列工程技術難題，例如從等離子體中提取聚變副產物，創建易于維護和更換的受到等離子體直接照射的系統。

3.供應鏈建設面臨挑戰

聚變產業協會2023年5月發布《聚變產業供應鏈：機遇和挑戰》報告，明確指出供應鏈建設領域面臨的挑戰。一是供應鏈企業能否及時擴大生產規模。滿足未來聚變能發展需求，需要供應鏈企業提前擴大生產規模。但相關企業不愿意在沒有訂單的情況下承擔投資風險。聚變企業目前難以作出提供長期訂單的承諾。二是部分供應商創新不足。部分傳統供應商雖然技術水平很高，但缺乏創新精神，不能跟上私營聚變企業技術革新的步伐。

相關建議

聚變能具有燃料豐富、清潔、安全性高、能量密度大等突出優點，被視為終極能源。我國正在大力推進托卡馬克磁約束聚變研發，積極參加國際熱核聚變實驗堆(ITER)建設項目，在國內建成和運營新一代“人造太陽”中國環流器三號裝置和全超導托卡馬克核聚變實驗裝置，并計劃2035年建成聚變工程實驗堆，開展大規模科學實驗，2050年建成聚變商業示范堆。在全球聚變新浪潮下，我國宜抓住機遇，推進聚變技術更好發展。

加強聚變技術分析研判，為制定我國聚變能發展戰略奠定基礎。全球已掀起一波聚變技術研發熱潮，部分企業認為首座聚變電廠可能在未來10年并網發電，美、英、韓、日、德等國政府均持續為聚變研發提供政策和資金支持，以期在這場全球競賽中占據先發優勢。建議持續跟蹤研究全球聚變能研發進展，加強分析研判，明確主要聚變技術研發進展、優勢和劣勢、面臨的挑戰及商業應用前景等，為我國聚變能發展戰略的制定提供有力支撐。

謀劃完善核監管框架，助力聚變能商業化。相對于裂變電廠，聚變電廠具有固有安全性好，不會產生長壽命放射性廢物，不會發生重大放射性泄漏事故等特點。建議提前謀劃完善核監管框架，根據聚變電廠技術特點制定和執行合理、靈活的監管模式,避免簡單類比裂變電廠，降低合規成本,助力我國企業在聚變能商業化競爭中取得先發優勢。

構建完整產業鏈，實現關鍵技術自主可控。為增強抗風險能力，實現良性循環式發展，打造競爭優勢，創造更高附加價值，建議推進完整聚變能產業鏈的構建，實現關鍵技術自主可控。一是構建從基礎研究到產業化的一體化創新鏈，實現產學研用有效銜接;二是培育產業鏈生態,吸引更多企業進入，構建完整供應鏈;三是加強核心技術和設備的自主研制,如超導磁體、射頻加熱系統、穩態燃料循環系統等，確保將核心技術掌握在自己手中。(作者單位：中核戰略規劃研究總院)