北國咨觀點 | 可控核聚變系列研究之一——點亮“人造太陽”，中美歐發展模式哪家強？
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北京國際工程咨詢有限公司
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2026-06-17
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聚變能具有能量密度極高、原料充足近乎無限、環境友好、安全可靠等優點，被譽為解決人類未來能源需求的“終極能源”。近年來，隨著高溫超導材料、人工智能等顛覆性技術的突破，可控核聚變正從科學探索邁入工程驗證與商業化探索的新階段。
一、主要技術路線情況
可控核聚變的基本原理是模擬太陽內部的能量產生過程——在一定條件下（如超高溫和高壓），兩個較輕的原子核（如氘和氚）結合為一個較重原子核（如氦），同時釋放巨大能量。從物理實現條件看，聚變反應需要滿足“勞森判據”，即高溫、高密度和長約束時間，全球主要技術路線均圍繞這三項條件展開攻關。
目前，聚變研究主要集中在慣性約束和磁約束這兩種約束路線上。其中，磁約束是目前最有希望實現大規模可控核聚變反應的一種約束方式，裝置主要有托卡馬克（俗稱“人造太陽”）、仿星器、磁鏡三種類型，其中托卡馬克是技術最成熟、研究最廣泛的方向，已經處于工程可行性研究階段。代表性項目有國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）及中國“東方超環”EAST、BEST、環流三號等，代表企業有TAE?technologies、中核集團、聚變新能等。
慣性約束主要有激光聚變和Z箍縮聚變，其中激光聚變的代表性設施是美國的國家點火裝置（NIF）及中國的“神光”系列裝置，Z箍縮路線在全球范圍內仍處于基礎物理研究和工程驗證階段，尚未實現凈能量增益，產業化進程相對滯后。
另外，結合磁約束與慣性約束的場反位形FRC裝置商業化規劃進度較快，Helion能源公司（美國）已啟動“獵戶座”商業電廠建設，計劃于2028年向微軟供應50兆瓦電力；TAE科技公司（美國）規劃在21世紀30年代初推出原型電站；瀚海聚能實現等離子體點亮進入工程可行性研究階段。同時，我國先進核能領域的Z箍縮聚變-裂變混合堆（Z-FFR）有望率先實現聚變工程能量增益，引領先進核能開發。
表1?全球核聚變部分大項目梳理
表格信息來源：北國咨根據公開信息整理
二、主要國家/地區發展模式對比分析
20世紀50年代蘇聯發明建造了世界上第一個托卡馬克裝置，標志著可控核聚變從理論走向實踐。20世紀80年代，隨著鈮鈦（NbTi）等超導材料的應用，托卡馬克裝置向大型化、穩態化發展，先后建成美國TFTR、歐盟JET、日本JT-60U三大裝置并驗證了托卡馬克實現聚變的科學可行性。近十年來，托卡馬克快速發展，國際熱核聚變實驗堆ITER計劃啟動，中國建成世界第一個全超導托卡馬克“東方超環”EAST，日本建成世界最大的超導托卡馬克JT-60SA。目前，全球范圍內正在運行、建設或規劃的可控核聚變裝置已超過160座。在全球能源轉型與大國戰略競爭的強力驅動下，聚變能發展進入提速階段。全球私營核聚變總投資額達130億歐元1，其中美國占全球資金的53%，中國占34%2，核聚變行業進入“中美主導、多方并進”的關鍵期。
圖片來源：根據公開資料整理，北國咨繪制
圖1?全球私營核聚變投資分布
（一）頂層設計
從政策框架來看，各國不斷加大政策部署，構建適配聚變特性的監管框架，但重心各不相同。美國在突出戰略地位的同時通過簡化項目審批流程等路徑加速商業化進程；中國通過立法、規劃及政策構建起清晰的發展框架，提供戰略引導和長期資本支持，強調國家安全與經濟增長；歐盟通過《制定歐盟聚變戰略》的意見書明確ITER與DEMO3協同路徑，強化全球領導力。
表2?全球核聚變部分政策法規梳理
表格信息來源：北國咨根據公開信息整理
（二）技術路線
美國技術路線多元且聚焦。美國以托卡馬克為主流技術路線，同時積極推進激光約束、仿星器、磁慣性約束等創新路線規避主流路線的專利壁壘與工程化難點，推動聚變能源實現商業發電。美國初創企業Inertia?Enterprises聚焦激光聚變發電廠，預計于2030年啟動商業化核電站建設。英偉達與通用原子公司為DIII?-?D國家核聚變設施聯合開發了全球首個高保真、交互式人工智能（AI）數字孿生，將原本需耗時數周的等離子體模擬縮短至秒級，極大地加速了反應堆設計與優化進程。同時，普林斯頓等離子體物理實驗室的磁重聯實驗設施（FLARE）已投入運行，專門研究等離子體破裂等磁重聯過程。
中國形成“國家隊主攻托卡馬克、民營企業探索差異化路線”的雙軌格局。國家隊建造大型“人造太陽”，如中核集團牽頭組建中國能源有限公司，統籌大科學裝置、材料研制及工程化驗證，承擔“鏈長”責任，牽頭成立可控核聚變創新聯合體，整合高校、科研院所與企業資源，攻克共性技術難題，目標是在主流技術路線上實現領跑。民營企業則聚焦差異化技術路線，通過開發小型、模塊化的聚變反應堆，以成本優勢尋求商業化突破口，新奧集團、星環聚能、瀚海聚能等通過商業資本加速技術落地。
歐盟展現出“依托國際合作發展托卡馬克、積極布局多元技術路線”的發展特點。作為ITER的核心參與方，歐盟驗證核聚變反應的科學可行性與工程可行性，在磁約束聚變領域技術領先。歐盟創新委員會（EIC）通過“戰略技術歐洲平臺（STEP）Scale?Up計劃”向德國激光聚變企業Focused?Energy、Marvel?Fusion等8家企業投資，此外EIC還通過贈款、專項基金等方式，投資德國Proxima?Fusion、瑞典Novatron?Fusion?Group等企業，覆蓋磁約束、多物理場約束等差異化技術路線。
綜合來看，全球技術路線呈現出“托卡馬克主導、多元路線突破競爭”的格局。這種“一主多元”技術路線布局的背后邏輯在于：聚變技術尚未收斂，任何單一路線都存在顛覆風險，多元化布局可提高整體成功率；在保障主流技術突破的同時為顛覆性創新留出空間。值得注意的是，美國在AI賦能聚變研發方面走在前列，中國雖在超導、等離子體控制等硬件領域具備優勢，但在AI與聚變融合的軟件層面仍需加速追趕。
（三）發展模式
美國模式可概括為“政府搭臺、企業唱戲”。政府通過政策框架、戰略規劃、基礎研發投入等降低企業進入門檻，引導私人資本流入核聚變行業，但技術攻關、工程驗證等主要由私營企業負責。這種模式的優勢在于資本配置效率高、創新活力強，但可能面臨短期資本回報壓力與長周期技術研發之間的矛盾。
中國模式可概括為“國家隊主導、民營力量協同”。中國科學院、中核集團等國家隊承擔“鏈長”責任，統籌大科學裝置建設與共性技術攻關；民營企業通過市場化融資，聚焦多元技術路線。這種模式的優勢在于能夠集中力量辦大事，同時可以保障長期投入的連續性，但需要處理好國有資源與民營資本之間的邊界與協同問題。
歐盟模式介于兩者之間，可概括為“公私協同、深度耦合”。2025年，歐盟啟動Go4Fusion項目，聯合9家核心機構4及工業領軍企業5，搭建歐洲核聚變產業平臺，整合歐洲核聚變全價值鏈資源，推動技術市場化。以德國Proxima?Fusion為例，其資金來源于企業自籌、電力企業RWE、州政府即聯邦政府等，形成了多元主體共擔風險、共享收益的合作機制。這種模式的優勢在于各方共擔風險、各方利益一致，但對政策、制度等要求較高。
日本、英國等國家則更強調國際合作與供應鏈融入。日本通過“更廣泛的方法”（the?Broader?Approach）框架與歐盟深度綁定，框架涵蓋了3個核聚變合作項目，其中包括世界目前已投運的規模最大、最先進的托卡馬克裝置JT?-?60SA反應堆。另外，京都聚變工程有限公司和加拿大核實驗室合資成立聚變燃料循環公司，推動氘－氚聚變燃料循環技術的研發和應用。英國原子能管理局將與埃尼集團6合建核聚變技術公司，同時將核聚變技術納入英美科技繁榮協議。這種“借船出海”模式有助于降低研發成本同時縮短技術差距，但需要處理好技術自主研發與開放合作之間的平衡。
表3?發展模式對比
表格信息來源：北國咨根據公開信息整理
三、結語
可控核聚變是破解全球能源困局的革命核心，更是大國戰略博弈的必爭之地。從各國發展模式來看，可控核聚變發展基本呈現出三個特征：戰略層面上，可控核聚變被視為人類能源終極方案，關乎國家未來能源安全，全球競爭日益激烈，各國都將其提升至戰略高度，不斷加大政策部署。技術創新上，主流技術路線快速發展，多元技術路線不斷迸發，AI攻克聚變商業化難題成果不斷顯現。商業模式上，可控核聚變作為顛覆性能源技術，其發展周期長、資金投入大、風險高，必然需要國家承擔托底責任，主導產業發展方向，同時需要發揮市場作用，激發中小企業創新活力，共同推動產業發展。
未來，在可控核聚變爭奪中，具備以下特征的國家更有可能勝出：一是能夠持續投入長周期資本，保持戰略定力；二是能夠高效整合產學研資源，打通基礎研究到工程化的全鏈條；三是能夠靈活調整技術路線，不固守單一方案；四是能夠積極融入全球創新網絡，利用國際資源加速自身發展。
對中國而言，當前的發展模式已展現出較強競爭力，未來需要在保持國家隊主攻托卡馬克優勢的同時，進一步完善民營資本參與機制，激發企業創新活力，加快推進AI與聚變研發的深度融合；同時深入參與國際合作，在國際規則制定與標準輸出方面爭取更多話語權。
數據來源
1?《全球私營核聚變行業投資報告》第二版
2?《全球私營核聚變行業投資報告》第二版
3?DEMO：核聚變產業應用示范電廠，由F4E和歐洲聚變能發展聯盟聯手設計。
4?如德國于利希研究中心、法國原子能委員會
5?如西門子能源、安薩爾多核能
6?埃尼集團：全稱意大利國家碳化氫公司
作者介紹
張 潔
咨詢師
長期專注新能源、新材料、人社等領域，多次參與北京市、區產業研究咨詢工作。
黃曉潔
高級項目經理，中級經濟師
長期關注新能源、新型儲能、綠色低碳等領域，近年來作為主要負責人參與完成新型儲能、新能源等政府委托咨詢業務。
編輯：張 華?
審核：趙佳菲?