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2025年核聚变领域:

中国“人造太阳”攻坚路 委员躬身力行筑根基

2026年01月07日 09:41  |  作者:高志民  |  来源:人民政协网 分享到: 

2025年,全球核聚变领域创新浪潮奔涌,作为关乎人类能源未来的战略赛道,各国纷纷加码布局,竞争与合作交织演进。中国在此背景下持续创新、多项技术实现领跑,以科研装置的多点突破、全产业链的协同发力、国际合作的深度拓展,交出了一份举世瞩目的成绩单,清晰勾勒出“人造太阳”从实验室走向商业化应用的坚实路径。

在这一跨越式发展进程中,全国政协委员、中核集团核聚变领域首席科学家段旭如躬身力行,30余年深耕不辍,以科研攻坚的执着、战略布局的远见与履职担当的热忱,成为中国核聚变事业前行路上的领军人物,用实际行动诠释了科技工作者的家国情怀与使命担当。

多装置突破:铸就世界级聚变研究集群

2025年,我国核聚变领域多点开花,多座关键装置相继实现重大突破,构建起覆盖基础研究、工程验证、技术迭代的世界级聚变研究集群,为产业发展筑牢硬件根基。

1月,安徽合肥全超导托卡马克装置“东方超环”(EAST)成功实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,刷新世界纪录。这一突破验证了聚变堆高约束模稳态运行的工程可行性,为长脉冲运行控制积累了关键数据。

3月,成都新一代人造太阳“中国环流三号”(HL-3)实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”等离子体运行,涌现一批原创性、前沿性、突破性成果。作为我国规模最大、参数能力最高的新一代装置,其综合参数接近聚变堆级别。

5月,中国环流三号综合参数聚变三乘积达到10的20次方量级,创下我国聚变装置运行新纪录,标志着中国聚变快速挺进燃烧实验。中国下一代紧凑型聚变实验装置工程BEST在合肥启动总装。该装置采用紧凑高场超导托卡马克技术路线,集成高性能超导磁体等创新技术,计划2027年底建成。

10月,全球首个国际原子能机构“聚变能研究与培训协作中心”正式落地成都核工业西南物理研究院,标志着我国在全球聚变领域从积极参与者迈向重要推动者。

年末,聚变堆主机关键系统综合研究设施CRAFT(“夸父”)进入全面建成收尾阶段,其1/8真空室的偏滤器原型机通过验收。该设施由19个系统组成,“赤霄”子系统可模拟极端环境测试材料性能,正在实验的钨铜复合材料能承受一万倍正午阳光强度的热流冲击,将为聚变堆核心部件提供可靠保障。

顶层护航﹢产业协同:构建创新发展生态

核聚变事业的高质量发展,离不开国家战略引领、政策保障与产业协同的多方发力,2025年我国已构建起全方位的创新生态体系。

国家层面,“核聚变能”被纳入“十五五”规划建议前瞻布局的未来产业范畴,明确为新的经济增长点;《中华人民共和国原子能法》正式颁布,首次将聚变研究写入国家法律,从立法层面筑牢发展根基。

7月,中核集团牵头组建注册资本150亿元的中国聚变能源有限公司,聚焦聚变堆设计、高温超导技术、大科学实验、设备研制与材料研发,担当聚变商业化“链长”重任。

国家可控核聚变创新联合体成员扩容至44家,涵盖了基础技术研究、聚变工程技术开发、关键材料研制生产、关键装备制造、核电建设运行等全产业链条,聚变未来产业“五大工程”任务成效显著,联合体协同创新整体效能明显提升。

地方与产业层面,安徽成立聚变产业联合会,汇聚200余家企业、高校与研究机构;成都的聚变科创城正式启动建设,代表着全国首个受国际原子能机构认可的聚变领域新城正式启航。

上海、合肥、成都等地形成各具特色的聚变产业集群,国有资本引导社会资本投入早期研发,构建起“产学研用”深度融合的产业生态。

委员担当:段旭如的深耕与引领

作为我国核聚变领域的领军人物,全国政协委员、中核集团核聚变领域首席科学家段旭如30余年深耕磁约束核聚变研究,从中国环流系列装置的研发到取得重大突破,从国际热核聚变实验堆(ITER)国际合作到国内产业生态构建,以卓越的专业能力和强烈的使命担当,推动我国核聚变研发水平稳步迈入国际第一方阵,成为新时代科技界政协委员履职担当的典范。

段旭如先后作为聚变科学所所长与核工业西南物理研究院副院长、院长,在中国环流三号研发进程中,他带领团队攻克了一系列关键技术难题,在装置物理与结构设计、特殊材料研制、材料连接、关键部件研发、总装集成、多系统放电联调等方面取得了多项突破。

2020年12月,中国环流三号建成并实现首次放电,标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术,为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。建成以来,中国环流三号不断刷新我国托卡马克装置运行纪录。

为实现“双亿度”运行目标,首要挑战是高功率加热系统的耦合问题——中国环流三号采用电子回旋共振加热、中性束注入等多源加热方式,不同加热方式的能量耦合效率、相位匹配、功率分配直接影响等离子体的升温效果与稳定性。团队通过建立多物理场耦合仿真模型,开展了数百次实验调试,创新性地提出了多源加热协同控制方案,成功解决了不同加热方式之间的干扰问题,确保了等离子体能够稳定达到并维持亿度级高温。针对高温等离子体的稳定约束难题,团队研发了新型先进磁场结构,通过优化磁场位形设计,将装置的控制精度提升至毫米级别,能够精准约束高温等离子体,有效抑制了等离子体的漂移、破裂等失稳现象,支撑中国环流三号在150万安培等离子体电流下实现高约束模式运行——该模式被ITER选为标准运行模式,其运行参数较普通模式提升数倍,为聚变堆的经济性和高效性筑牢了技术根基。

目前,中国环流三号仅释放了约40%的设计能力,就已实现多项重大突破,其展现出的巨大技术潜力为我国攻克燃烧等离子体等核心难题奠定了坚实基础。中国环流三号已成为ITER的“卫星装置”向全球开放,在段旭如的积极推动下,已吸引17家国际顶尖科研机构参与合作,成为全球聚变研究的重要平台。这一举措不仅提升了我国在聚变领域的国际话语权,更促进了全球聚变技术的交流与共享,为人类聚变能源事业的发展贡献了中国力量。

在ITER计划中,段旭如同样发挥着重要作用。ITER计划是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,旨在模拟太阳内部的核聚变反应,为人类实现可控核聚变能源的商业化应用奠定基础。我国作为七方成员之一,承担了近10%的采购包研制任务,涵盖磁体支撑系统、堆芯“第一壁”等关键部件。段旭如带领团队深度参与ITER关键部件研发与测试,通过开发等静压连接、冷却通道不锈钢激光焊接防飞溅控制技术等,使我国在国际上率先通过ITER最高热负荷半原型部件的高热负荷试验认证;此外,产氚试验包层是测试聚变中子产氚增殖性能及聚变能获取的重要研究项目,是ITER计划的三大重要工程目标之一,为掌握这一核心技术,他带领团队开展了产氚试验包层有关功能与结构材料、关键部件工艺等的研究,在ITER各方中率先通过聚变堆核心技术——产氚实验包层模块的概念设计。

作为我国在国际核聚变合作舞台上的重要代表,段旭如积极推动国际交流与合作。十多年来,他先后担任ITER科技咨询委员会成员及副主席,积极参与ITER建设与未来运行科学技术咨询,并推动相关国际合作;2025年12月,当选国际托卡马克物理活动协调委员会ITPA CC主席,并于2026年1月起出任ITER理事会科技咨询委员会(STAC)轮值主席,一系列国际职务的担任,显著提升了我国在国际核聚变领域的话语权和影响力。

作为全国政协委员,段旭如始终牢记履职使命,将科研实践与建言献策紧密结合。他围绕“聚变能源商业化”提出多件提案,呼吁我国聚变发展“实验堆(当前)—示范堆(2045年左右)—商用堆(2050年前后)”的路径,并建议发挥新型举国体制优势,集中资源攻克核心技术;推动高校设立核聚变交叉学科,建立“本—硕—博”贯通式培养体系;通过组建可控核聚变创新联合体,整合各类创新资源。同时,他积极投身科普工作,在全国两会期间、科普讲堂中,用通俗易懂的语言解读“人造太阳”的科学价值与战略意义,破除认知误区,为核聚变事业发展凝聚社会共识。

对话段旭如:解码中国聚变攻坚之路

记者:HL-3“双亿度”与EAST“亿度千秒”两大突破,为何被视作聚变能源研究的里程碑?

段旭如:这两项成果的重要价值在于从工程实践层面验证了托卡马克高约束等离子体可在持续加热条件下稳定维持上千秒,标志着我国在自主掌握托卡马克长脉冲放电方面又迈进一大步,控制技术水平已步入国际前列。我国下一步聚变能源研究的重要目标是掌握燃烧等离子体关键科学和工程技术,这需要离子温度、密度及能量约束时间三乘积足够高。中国环流三号首次实现“双亿度”,综合参数聚变三乘积达到10的20次方量级,也标志着中国聚变快速挺进燃烧实验。

作为我国规模最大、参数最高的新一代人造太阳,中国环流三号装置具备在堆芯级综合参数下开展实验的能力,与EAST形成良好互补。两大装置的突破进展,意味着我国核聚变研发水平总体进入国际第一方阵,标志着我国聚变能源研究正加速向聚变实验堆工程验证阶段挺进。

记者:从跟跑、并跑到部分技术领跑,我国核聚变研发的核心技术优势体现在哪里?

段旭如:数十年深耕让我们在磁约束聚变领域形成了全链条自主创新能力。以HL-3和EAST为代表的中国聚变装置集群,汇聚了超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流五大尖端技术,手握上百余项核心技术、千余项专利,超导磁体、等离子体控制等关键技术指标均处于国际领先水平。更重要的是,我们构建了“实验装置—物理研究—工程制造”的完整创新体系,从装置建设、实验研究到技术转化等环节均实现自主可控,这正是我们跻身国际第一方阵的底气所在。

记者:公众期待“人造太阳”走进千家万户,我国聚变能源商业化的路线图是怎样的?

段旭如:核聚变能源商业化遵循“实验堆—示范堆—商用堆”的客观规律,不可能一蹴而就,但目标清晰明确。基于当前技术进展,我们预计2050年前后推进商业化发电。现阶段的核心任务是攻克三大关键瓶颈:一是实现聚变等离子体的稳态自持燃烧,二是研发高耐辐照的聚变堆材料,三是突破氚自持技术。中国聚变领域取得的科技创新成果及实验突破,为这些核心任务提供了前期实验验证平台,让我们对实现路线图目标更有信心。

记者:面对核聚变研发的长期性、复杂性,我国将如何凝聚合力突破瓶颈?

段旭如:核聚变是关乎人类能源未来的战略课题,必须发挥新型举国体制优势。一方面,要统筹高校、科研院所、企业资源,组建创新联合体协同攻关,尤其要推动工业界深度参与,补齐工程制造、材料研发等领域短板;另一方面,要用人工智能等新技术赋能研发,通过挖掘海量实验数据,提升等离子体控制、不稳定性预测与控制的精度和效率。同时,国际合作不可或缺,我国深度参与ITER计划,在核心部件研制、实验技术共享等方面与国际同行深度协作,这种“自主创新﹢开放合作”的模式,将助力我们在全球聚变赛道上持续领跑。

记者:聚变能源对我国构建新型能源体系、实现“双碳”目标有何深远意义?

段旭如:聚变能源被称为“未来理想能源”,它以海水里的氘为燃料,储量近乎无限,且具有环境友好、固有安全的突出优势——1升海水提取的氘聚变释放的能量,相当于300升汽油燃烧的热量,且无高放射性废料产生。未来,聚变能将与风电、光伏等清洁能源形成互补,作为稳定可靠的基荷能源,为城市、工业基地等高能耗场景供电,弥补风光电的间歇性短板。这不仅能从根本上保障国家能源安全,更将为我国“双碳”目标实现、新型能源体系构建提供核心支撑,为全球能源转型贡献中国方案。

编辑:马嘉悦