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Kleinere „künstliche Sonnen“ durch Ingenieurkunst: Kann Kernfusion bald kontrollierbar sein?

近年来,可控核聚变技术正从科学验证迈向商业化探索的关键阶段。作为能源领域的“皇冠上的明珠”,核聚变以氘氚燃料为原料,理论上可实现近乎无限的清洁能源供应,且过程几乎零碳排放。据美国聚变工业协会(FIA)2025年报告,全球聚变行业在过去五年间爆发式增长,53家初创企业累计融资达97.7亿美元,2024年单年新增投资26.4亿美元,显示出资本与技术双轮驱动的强劲态势。 当前,主流技术路径包括磁约束(如托卡马克、仿星器)与激光惯性约束。国际热核聚变实验堆(ITER)作为巨型装置代表,直径达30米,预算超200亿美元,但建设周期漫长,凸显传统路径的高成本与长周期问题。然而,随着高温超导材料、人工智能辅助控制和新型工程设计的发展,小型化、低成本的聚变装置正成为突破方向。 以美国CFS公司为例,其基于麻省理工学院技术孵化,采用高温超导磁体构建紧凑型托卡马克SPARC,2024年获8.63亿美元融资,估值超30亿美元,并与意大利埃尼集团签署逾10亿美元电力供应协议。Helion Energy则采用场反位形技术,实现1亿摄氏度等离子体温度,并计划2028年为微软提供聚变电力,其第七代原型机Polaris正在开发中。英国Tokamak Energy凭借球形托卡马克与高温超导磁体,实现1亿摄氏度离子温度,获英美政府与私人资本支持。 中国正形成“2+N”产业格局:国家队如聚变新能、中国聚变能源已获近300亿元支持;商业化企业如新奥能源、星环聚能、能量奇点、瀚海聚能等百花齐放。其中,星环聚能依托清华大学SUNIST项目,提出“重复重联可控聚变”新路径,通过磁重联加热实现等离子体快速升温,省去传统外部加热系统,装置尺寸缩小至直径8米、高10米,建设周期仅279天,创下全球最快纪录。其小试装置SUNIST-2实现1700万摄氏度等离子体温度与480kA电流,11个月内完成关键方案验证,成本控制在10亿元级,远低于同类装置数十亿至百亿元水平。 星环聚能强调“工程化落地”,团队170余人中工程师占比超80%,科学家团队负责将物理问题转化为可执行工程指标,推动机械、电子、信息等多学科协同。公司正规划建设中试装置“星环一号”,目标实现聚变条件的连续稳定运行与全面工程验证。其燃料选用氘氚,兼顾技术成熟度与经济性,未来视技术进展拓展至氢硼聚变。 尽管核聚变仍面临持续约束、材料耐久、能量回收等挑战,但AI辅助控制、高温超导磁体、脉冲运行模式等创新正显著提升效率。FIA预测,首座商业化聚变电站有望于2031至2035年间建成。中国在政策支持、人才储备与工程执行力方面持续发力,具备与美国竞争并实现弯道超车的潜力。星环聚能等企业的实践表明,通过原创工程方案实现“人造太阳”的小型化与经济化,正将聚变从实验室推向现实应用,距离真正发电已不再遥远。 (注:本文内容基于公开资料整理,不构成投资建议。)

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