核聚变：美中新竞赛，争夺无尽能源

# 核聚变：美中竞逐无限能源的新赛道 来源：https://www.newsweek.com/nuclear-fusion-new-us-china-race-limitless-power-12330062 尽管美国与中国在人工智能、稀土金属、贸易和国防领域的竞争主导了国际讨论，另一场竞赛却在悄然进行——而最终的胜者可能将重塑能源未来。 这场竞赛的奖品——核聚变，或将成为近乎无限的长期能源。其燃料主要是氢的同位素，即宇宙中最常见的元素。 "我们需要明白，这里的关键不仅在于能源技术，更可能关乎全球权力格局的重新洗牌，"美国特殊竞争研究项目（SCSP）智库科技领导力与聚变能源高级顾问大卫·林向《新闻周刊》表示。 与化石燃料不同，聚变不依赖燃烧；与核裂变不同，它不存在灾难性熔毁的风险；同时，聚变也不像太阳能、风能和波浪能那样受制于天气条件。 目前尚无国家实现过商业规模的发电级聚变。但这项技术已吸引越来越多具有前瞻性的企业关注，包括一些甚至在技术成熟前就已签订供电协议的人工智能公司。 特朗普媒体科技集团（特朗普旗下社交平台Truth Social的母公司）便是其中之一。该公司将于今年与总部位于加州的聚变开发企业TAE Technologies合并，交易价值超过60亿美元。 ## 太阳之能 聚变反应发生在大多数恒星内部，由轻原子核碰撞产生。要在地球上重现这一过程，需要超过1.8亿华氏度（约1亿摄氏度）的高温。 虽然实现聚变的方法有多种，但大多数实验都在托卡马克装置（Tokamak，源自俄语缩写）中进行。这种环形结构通过磁线圈约束超高温等离子体，防止其损毁反应堆内壁。 美国科学家拥有超过半个世纪的研究经验，可追溯至20世纪中期核武器研究衍生出的早期项目。2022年，加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施的科学家取得关键突破——通过聚变反应首次产生了超过引发反应所需能量的净能量输出。 然而，尽管美国在研究、超导材料、软件和激光技术方面保持优势，这一领先差距正随着中国通过巨额投资和快速建设新设施不断缩小。 今年6月，位于安徽省合肥市的中科院等离子体物理研究所宣布，被称为中国"人造太阳"的实验先进超导托卡马克（EAST）成功测试了两个对商业化反应堆至关重要的国产部件：环向场磁体和高温超导中心螺线管磁体。 资料图：2025年1月15日，实验先进超导托卡马克（EAST）装置位于中国东部安徽省合肥市。 美国特殊竞争研究项目在10月评估报告中警告，中国在制造业、规模化生产、技术工人和稀土元素领域的优势可能阻碍美国的聚变研发进程。 "这一战略布局与中国在太阳能电池板和电动汽车电池领域的成功模式如出一辙，可能限制美国将聚变工程突破转化为商业反应堆的能力，"报告指出。 ## 人工智能的推拉效应 人工智能预计将加速聚变技术进步，而两者间存在共生关系。 人工智能可通过加速反应堆设计、优化实时运行、模拟等离子体行为及反应堆性能等复杂运算，助力行业克服阻碍技术商业化的部分技术障碍。 英国原子能管理局（UKAEA）首席执行官兼聚变科学家丹尼斯·怀特向《新闻周刊》表示，聚变最终可提供为下一代人工智能基础设施供电所需的稳定电力。 他指出，数据中心所需的电力规模和可靠性，可能使科技公司成为首批商业聚变电力的大客户之一。 "你们需要巨大的发电量。未来很可能出现专为数据中心供电的发电设施，"他说道，"而数据中心本身也将需要极其稳定且庞大的电力供应。" 怀特表示，这一预期令许多聚变行业人士感到意外——他们原本预计大型公用事业公司会成为最大客户。 市场已开始响应： 怀特参与创立的Commonwealth Fusion Systems公司去年与谷歌签约，计划出售其建设中400兆瓦单托卡马克反应堆电厂的半数电力，足以供应约15万至20万户家庭。这座命名为ARC的电厂将于明年在弗吉尼亚州里士满附近开建，有望于2030年代初投入运营。 谷歌高级能源主管迈克尔·特雷尔表示，这项交易是对"具有变革潜力技术"的押注。 与此同时，在华盛顿州埃弗里特，Helion Energy已与微软签署协议，计划从其聚变电厂向微软供应至少50兆瓦电力。该公司采用场反转结构（与托卡马克不同的替代设计方案），且与ARC项目不同，Helion电厂设计为直接向本地电网供电。 ## 如何实现突破 使聚变能源商业化需满足三个条件：燃料温度需足够高、密度需足够大、约束时间需足够长，以维持反应并产生超额能量。 但"三重积"仅是成功要素之一，Type One Energy公司首席技术官托马斯·森·佩德森表示。这家聚变初创企业研发仿星器（一种无需托卡马克大型电流即可稳定约束等离子体的替代装置）。 佩德森向《新闻周刊》强调：反应堆还必须维持聚变反应足够长时间以产生稳定供电，且成本需达到商业发电的可行水平。实验中获得更高数据并不能解决聚变商业化发电面临的工程难题。 法国总统与印度总理代表团参观位于法国马赛附近的圣保罗-莱-迪朗斯ITER聚变反应堆，2025年2月12日。 美国与中国均为ITER（国际热核聚变实验堆）项目的七个参与方之一，该项目正在法国南部建造大型托卡马克反应堆核心装置，其他参与方包括欧盟、日本、韩国、印度和俄罗斯。 该项目旨在实现规模化持续聚变，参与国可获得研究数据、技术经验和运营知识，为其未来商业电站建设奠定基础。 ## 美国微弱优势 凭借2022年国家点火设施的突破，美国仍是唯一实现聚变点火的国家。 "这并非一夜之功，而是数十年持续联邦资助和研发投资的结果，"林指出。 "总体而言，我认为美国凭借私营资本支持的锐意进取初创企业，在聚变领域保持全球领先，且仍拥有全球最大、最具活力的私营聚变产业集群，"林表示。 美国聚变研发的特点在于私营投资与联邦研究资金并行。美国能源部聚变能源科学项目去年获得7.9亿美元资金。 根据欧盟ITER参与组织下属F4E聚变观测站9月评估，截至2025年美国共有42家聚变企业，累计融资约80.5亿美元，占全球私营聚变企业融资总额的53%。 报告指出，在私营融资方面，中国以约51.4亿美元投资8家企业（占比约34%）位居次席，但差距显著。 由于中国许多名义上的私营企业与国家关系紧密，其公私资金难以准确估算。 ## 中国崛起的人才力量 中国正以更具国家主导色彩的模式，追求与美国相同的目标。 "这实质上是不同政治体制间的技术发展竞争，"英国原子能管理局负责人怀特表示。 中国共产党在调动其认定的战略技术投资方面几乎不受限制。今年1月发布的五年发展规划已将聚变列为"未来产业"。 林指出："中国正迅速将科学成果转化为大规模基础设施——在这个商业化阶段最有可能抢占先机。" 林表示，自2023年初至今，中国已为商业化相关聚变项目调动至少65亿美元资金——几乎是同期美国能源部聚变项目获得拨款的三倍。 中国拥有不断壮大的高素质科研与工程人才队伍。据《金融时报》旗下《fDi Intelligence》杂志去年统计，2022年中国授予约5万名理工科博士学位，而美国不足3.4万名。 东京技术情报分析公司Astamuse的2023年分析显示，中国在聚变专利数量上已超越美国。 ## 美国最大障碍 中国具备成熟的制造业基础、工业化建设能力以及国内外核能基础设施建设的丰富经验。 Type One Energy公司的佩德森强调，这至关重要——聚变商业化不能仅依赖科学突破。美国需本土生产反应堆所需特种材料，或通过安全供应链获取。 "我们不能完全依赖中国为我们生产所有东西，"佩德森表示。他补充道，西方国家曾因过度依赖中国工厂、优先考虑短期经济利益而忽视地缘政治脆弱性。 去年美国政府采纳了SCSP的建议，在能源部设立专门的聚变办公室，但林指出资金投入仍未到位。 该智库呼吁联邦政府向聚变生态系统注资100亿美元，用于降低私营企业试验电厂风险、建设共享基础设施、发展单靠任何企业都无法建立的国内供应链。 林表示，这种规模的投资可"将聚变从科学突破转变为可规模化的商业能源"。但要说服私营投资者相信"存在符合其时间预期的聚变能源实现路径"，仍需付出巨大努力。 *联系《新闻周刊》编辑：[冯杰](mailto:[email protected])和*[詹姆斯·德本斯](mailto:[email protected])