近日,鼎和高達官宣投資中國場反磁鏡聚變企業(yè)——合肥星能玄光科技有限責任公司,后者此次完成數(shù)億元人民幣Pre-A輪融資。目前,正值國內(nèi)可控核聚變產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展之際,我們今天重點介紹下行業(yè)研究成果,以饗讀者。
01 核聚變是未來理想的終極能源形式,目前處于驗證工程可行性階段,中美均在大力發(fā)展投入
從理論上來說,核聚變是指質(zhì)量較小的原子核(主要是氫的同位素)在極高溫度和壓力下,發(fā)生原子核互相聚合作用,生成新的質(zhì)量更重的原子核,并釋放出巨大能量的過程。據(jù)公開信息,核聚變的能量密度是核裂變的4倍、燃煤的400萬倍。此外核聚變具備布置靈活、原料易得及清潔環(huán)保等優(yōu)勢。所以如果提到未來理想的能源形式,核聚變極有可能是終極方案,有望在未來新能源發(fā)展浪潮中占據(jù)重要地位。
但實現(xiàn)核聚變反應要求非常苛刻,需要同時滿足三個條件:足夠高的溫度(T)、一定的密度(n)和一定的能量約束時間(τE),三者乘積只有大于一定值(5×1021m?3·s·keV),才能產(chǎn)生有效的聚變功率輸出。另外一項重要參數(shù)指標是Q值(產(chǎn)生能量和消耗能量的比值),Q值大于1,意味著反應產(chǎn)生了凈能量增益,商業(yè)聚變堆至少需要Q 值達到10。目前絕大多數(shù)的可控核聚變裝置的Q值低于1,整體行業(yè)進展處于驗證工程可行性階段。
據(jù)聚變咨詢機構(gòu) Fusion Energy Base 的統(tǒng)計,截至 2025 年 7 月,中美兩國正在領(lǐng)跑聚變股權(quán)融資,美國聚變公司累計吸引了約 62.8 億美元投資,同時中國公司累計吸引了約 27.9億美元投資,遠超其他國家。
02 托卡馬克裝置是主流技術(shù)路線,但投入要求極大,而場反位形裝置、高溫超導材料應用等新方向受到關(guān)注
目前市場上主流技術(shù)路徑是環(huán)形托卡馬克,其裝置結(jié)構(gòu)類似于一個巨大甜甜圈,等離子體在其中循環(huán)運動,從而有效維持等離子體的穩(wěn)定和高溫。這種反應堆運行依賴于環(huán)形磁場來約束等離子體,需要配備巨型超導磁線圈,體積龐大,且制造工藝復雜,成本極高。國際熱核聚變實驗堆(ITER)便是傳統(tǒng)托卡馬克反應堆的典型代表,裝置重達 2.3 萬噸,建設(shè)成本預算超 200 億歐元,項目原定于2016年完工,不過后續(xù)由于各種原因項目不斷延期。
來源:ITER官網(wǎng)
場反位形裝置其因結(jié)構(gòu)簡潔且緊湊,節(jié)約建造成本和周期,有利于商業(yè)化應用。β值是衡量等離子體壓力與磁場壓力之間比例的參數(shù),場反位形裝置通常具有高β值,在較弱的磁場條件下,場反位形裝置也能夠穩(wěn)定地維持高壓等離子體,提高聚變反應效率。場反位形的燃料適應性較強,可以使用傳統(tǒng)的氘-氘、氘-氚燃料,也能兼容氘-氦3、氫-硼等先進聚變?nèi)剂稀?/span>
中國科學技術(shù)大學KMAX裝置
來源:36氪報道
另外高溫超導材料應用也日益受到關(guān)注,它可以顯著提升磁場強度和聚變性能,縮減磁體尺寸,降低托卡馬克裝置的整體建設(shè)成本。球形托卡馬克具有環(huán)徑比更小的特征,呈現(xiàn)出類似蘋果核的緊湊形態(tài),緊湊結(jié)構(gòu)有助于更有效地利用磁場,降低能耗,且由于裝置體積更小,建造和維護成本也相對較低。
03 世界各國在核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面各具亮點,中國形成“國家隊+民營企業(yè)”雙輪驅(qū)動模式
美國憑借Helion、TAE Technologies、CFS等企業(yè),在聚變私營企業(yè)領(lǐng)域占據(jù)發(fā)展優(yōu)勢。中國則形成“國家隊+民營企業(yè)”雙輪驅(qū)動模式,國家隊主要以中核集團、中科院系為代表,民營企業(yè)則相對側(cè)重研發(fā)場反衛(wèi)形、球形托卡馬克等裝置構(gòu)型。歐盟通過ITER(國際熱核聚變實驗堆)保持技術(shù)影響力,日韓的相關(guān)企業(yè)和研究所等正在加速技術(shù)研發(fā)。
我們堅定看好以星能玄光為代表的中國民營企業(yè)的未來長期發(fā)展,期待著他們能夠加速可控核聚變產(chǎn)業(yè)由工程驗證階段真正邁向商業(yè)化階段,并與產(chǎn)業(yè)鏈上下游、市場參與各方一道共同為中國的聚變核能事業(yè)發(fā)展貢獻力量,引領(lǐng)全球聚變能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。