在全球終極能源—一核聚變的戰略布局中,我國已構建起“國家戰略引領一監管框架完善一資本協同支持一地方產業落地”的完整體系,核聚變能正加速從實驗室邁向工程應用。在這場決定未來能源格局的競賽中,無中子聚變技術因其潛在的安全性與燃料易獲得性,被視為重塑全球能源格局的關鍵。新奧能源研究院開創性地選擇氫硼聚變(p-B11)為技術路線,自主研發的“玄龍-50U”球形環裝置成功實現百萬安培(兆安)級高溫高密度等離子體電流,標志著我國在這一前沿領域搶占了重要技術制高點。
作為中國聚變研發生態中迅速崛起的重要力量,這家源自清潔能源行業的企業,以顛覆性創新踐行“讓聚變之光普照大地”的理念,為國家能源戰略貢獻獨特價值。《新經濟導刊》特邀新奧能源研究院院長劉敏勝,深入探討新奧聚變的創新探索與實踐。
一、洞察全球趨勢:聚變研發提速, 前景與挑戰并存
新經濟導刊:當前,化石能源仍是全球能源供給主體,實現“碳中和”目標迫切需要顛覆性解決方案。核聚變能備受矚目,相較于其他能源形式,聚變能具備哪些不可替代的核心優勢?
劉敏勝:人類一直在尋找化石能源的替代品,而聚變能被認為是最理想的終極能源,能夠提供更加穩定、安全的能源,滿足未來人類對能源的巨大需求。氫硼聚變技術具有原料豐富、環保無污染等優勢,真正能為解決能源問題、實現“雙碳”目標提供新思路、新途徑,同時也是推動人類文明可持續發展的更好答案。一旦實現商業化,將如蒸汽機、電力一樣,引發新一輪科技革命。
我國作為能源消費大國,對綠色能源需求迫切,基于長遠的能源需求,聚變將成為解決經濟社會可持續發展問題的核心變量。因此,突破聚變技術瓶頸,加速商用開發進程,是構建無碳、安全、高效的現代能源體系的現實理性選擇。
新經濟導刊:全球聚變研發呈現出哪些關鍵的階段性特征?國際競爭格局呈現出怎樣的態勢?
劉敏勝:全球聚變歷經70余年科研探索,科學可行性已得到驗證,目前處于從工程可行性驗證向商業化應用落地的關鍵過渡階段。全球各國對聚變實現突破的信心大增,競相加大相關領域的投入。根據聚變產業聯盟統計,截至2024年年底,全球核聚變行業有45家民營公司,投人到私營聚變公司的公共資金增長了 50% 以上。2023年,中國在聚變研發的投入首次超越美國。
未來,各國在核聚變領域的國際競爭將日趨激烈。美國能源部提出2035年實現聚變發電。英國政府發布“STEP原型聚變電廠實施計劃”,計劃于2040年運行。日本宣布聚變能源示范電廠項目FAST啟動,計劃2030年末發電示范。
二、依托國家戰略:生態協同,尋求技術突破
新經濟導刊:在“雙碳”戰略目標指引下,國家層面出臺政策(如中共中央、國務院《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》、國務院《2030年前碳達峰行動方案》),明確要求推進可控核聚變技術研究。當前中國聚變技術的整體發展水平如何?相較于國際領先國家,我國近年來實現了哪些關鍵性躍升?
劉敏勝:近年來我國聚變探索不斷提速,已經實現從基礎科學向工程實踐的重大跨越,從“跟跑者”躍升至“并跑者”,并在部分領域達到國際領先水平。今年以來,國內投人較早的三個聚變裝置都取得了關鍵的技術進展。
2025年1月,中國科學院等離子體物理研究所EAST裝置首次完成上億度千秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行,意味著人類首次在實驗裝置上模擬出未來聚變堆運行所需的環境。
2025年3月,中核集團核工業西南物理研究院“中國環流3號”首次實現原子核和電子溫度都突破一億攝氏度,綜合參數大幅提升。
2025年4月,新奧“玄龍-50U”裝置在全球首次實現兆安級4000萬度氫硼等離子體放電;5月,工程技術再獲新突破,成為全球首次實現秒量級1.2特斯拉以上磁場條件的先進球形環裝置。
新經濟導刊:從“跟跑者”到“關鍵引領者”,中國在可控核聚變領域的崛起為世界核聚變技術的發展做出了重要貢獻。在這過程中,民營企業在推動中國聚變研發中扮演著怎樣的角色?
劉敏勝:在技術路徑基本打通、各國持續加大投人的背景下,預計2030—2035年全球核聚變裝置市場規模有望達到2.26萬億元。民營企業和社會資本爭相進人核聚變領域,與央企、國企優勢互補、共同促進聚變商業化落地,給核聚變研發持續注入新活力。民營企業有著運作效率高、決策機制靈活、能夠實現技術快速迭代等優勢,在商業化落地方面更加敏銳,適合進行新型技術途徑的探索,新奧集團的球形環氫硼聚變探索實踐,就是一種技術上的前瞻性創新。從中國聚變的研發布局和發展路徑來看,現已構建起多方聯動、協同創新的研發生態體系。國有企業主攻主流技術,民營企業探索商用前景和創新技術路線,
三、解碼新奧路徑:戰略選擇、資源 投入與范式創新
新經濟導刊:在氘氙聚變仍是國際主流的背景下,新奧作為一家從傳統能源轉型的科技企業,為何戰略性地選擇并堅持氫硼聚變路線,這條路線在未來的商業化潛力與獨特價值主要體現在哪些方面?
劉敏勝:新奧自2006年起致力于低碳能源技術創新,歷經十年實踐(2006一2016年)實現一系列研發突破,基于此,研發戰略由低碳向無碳轉變,并最終全面聚焦商用聚變。不是我們選擇了聚變,而是實現零碳只能選擇聚變。
和聚變主流的氘氙聚變路線不同,新奧選擇的是球形環氫硼聚變路線,該路徑是基于“無中子、低成本、商業化”的研發初心以及歷時五年全球行業調研、深人研討和實驗驗證后的理性務實選擇,并獲國際同行專家評審認可和實驗驗證。該路線具有安全環保(無中子)經濟(燃料豐富、易得、廉價)、高效(產物可直接發電,效率比蒸汽發電高一倍以上)等適宜廣泛持續商用推廣的特有屬性,技術瓶頸一旦突破,后續的聚變商業化落地進程將大大縮短。
新經濟導刊:聚變研發投入巨大且周期漫長。作為民營企業,新奧獨立承擔聚變研發的決心令人欽佩。新奧至今在聚變領域已投入多少自有資金?未來的投資規劃和節奏是怎樣的?在實現“2035年建成商業化示范堆”這一重大目標上,氫硼技術路線如何支撐其技術可行性與時間表?目前已取得了哪些關鍵的里程碑式進展?
劉敏勝:新奧聚變近八年來自籌資金,累計投資40億元。未來三年將投資60億元用于建設下一代實驗裝置;再下一階段的聚變工程堆建設,預估投資數百億元。
新奧聚變以商業化目標為導向制定倒排計劃,確定了“實驗一點火一發電”三步走的研發路徑。目前處于第一階段,主要是搭建球形環研發平臺,突破共性關鍵技術。通過鏈接國內外生態資源,并行高效研發,實現從0到1的突破,排除后續顛覆性難點,奠定氫硎聚變商業化基礎。第二階段,是在未來十年,提高技術參數,解決工程放大問題,實現氫硼燃燒能量增益,并演示發電。第三階段,目標是在2035年進入聚變堆階段,解決低成本和商
業化的問題。
2019年8月,新奧建成中國首座中等規模球形環物理實驗裝置“玄龍-50”。2023年“玄龍-50”升級為“玄龍-50U”,裝置各主要系統參數指標提升10倍以上;2025年物理實驗進展顯著,全球首次實現百萬安培(兆安)4000萬攝氏度氫硼等離子體放電,并成為全球首次實現秒量級1.2特斯拉以上磁場條件的先進球形環裝置。同時推進參數國際領先的球形環新裝置——“和龍-2”的建設,預計2027年建成,借此探索解決氫硼等離子體聚變反應的關鍵問題。
新經濟導刊:聚變研發涉及眾多學科交叉領域,遠超傳統“金字塔式”科研管理負載,新奧成功地將“分布式智力網絡”轉化為關鍵技術突破的加速度。如何有效整合跨學科、跨機構資源,并加速關鍵核心技術攻關?
劉敏勝:智能時代背景下,需要開放合作,靠信息不對稱的發展模式已經成為過去式。特別是聚變作為極其復雜的大科學工程,需要長周期的開放合作,整合全球智慧,推動不同技術路線兼容共濟、協同發展。生態研發、開放共贏需要構建開放透明、包容互信的交流模式,開放合作也是學術自信的體現。
近年來,新奧搭建了開放共享的行業研討交流平臺一一氫硼聚變研討會,已經成功舉辦兩屆,今年將舉辦第三屆,會議規模持續擴大,研討內容更加豐富多元,已經成為鏈接業內專家聚智創新的平臺。研討交流中,對于學術上的不同觀點,需要相互尊重,求同存異,最大程度地凝聚行業智力和力量。
新經濟導刊:在加速企業自身關鍵技術攻關的同時,新奧提出了構建“聚變研發生態圈”的理念。新奧是如何有效地將“聚變作為共同事業”的理念,轉化為全球合作伙伴的“共同行動”,并實現實質性成果的共創與共享的?
劉敏勝:新奧本著開放共享、合作共贏的研發理念,通過生態研發方式,構建全球聚變生態圈,匯聚業內智慧與資源,共同開展聚變研究,共享創新成果。
在國內,新奧致力于與國家科研院所、知名高校的合作。比如,與中核集團核工業西南物理研究院建立戰略合作伙伴關系,在聚變領域開展全面合作;與北京大學合作建有“北大-新奧技術創新中心”;與南開大學合作建有“南開-新奧認知科技創新中心聚變智能實驗室”。
在海外,新奧聚合了四大洲11個國家的75家合作單位和685位生態伙伴。此外,新奧積極以會聚智,拓展和深化研發生態合作。僅在2024年,就先后舉辦多場次行業專題研討會,多次出席國際行業高端會議論壇并作主題分享,包括國際熱核聚變實驗堆(ITER)主辦的首屆聚變實業論壇、ITPA專題會議、世界聚變能源組織(WFEG)首屆部長級會議、國際球形環研討會等。
四、展望聚變未來:前沿技術賦能聚變研發
新經濟導刊:人工智能等前沿技術正在深刻變革眾多科研領域。您認為人工智能(AI)技術將如何影響聚變技術的研發進程,例如在等離子體控制、裝置設計優化、材料研發等方面?新奧在AI賦能聚變研發方面有哪些布局或思考?
劉敏勝:聚變研發面臨的難度超乎想象,傳統研發模式不足以應對這種挑戰。新奧在聚變領域較早引入人工智能來推動和加速研發,致力使其成為解決聚變物理和工程復雜性問題的關鍵。新奧認為,人工智能的普及對能源供應穩定性和可持續性提出更高要求,聚變商業化能為人工智能提供海量能源支撐,兩者將在深度融合中相互成就,共同推進產業變革升級。新奧聚變以數智球形環為載體,以滿足未來聚變反應堆從設計、建造到運行的全生命周期管理需求,加速聚變研發。數智球形環以數據平臺、集成平臺和數智孿生平臺為基礎,圍繞等離子體智能控制、聚變智能體等核心應用進行開發。
新經濟導刊:如果可控核聚變成功商業化,請您描述下您心目中的“聚變時代”應用圖景?
劉敏勝:聚變技術的應用范圍非常廣泛,覆蓋能源、國防和深空探測等多個領域。聚變能源屬于無碳能源,可為生產、生活及國防事業提供穩定無碳的基荷電力,助力并加速能源轉型,降低對燃氣、裂變等進口燃料的依賴,提升能源自給率,支撐國家能源安全;高能量密度及高效的聚變推進系統將聚變能拓展到深空探測領域,可以提供足夠大的推動力,極大地提升空間推進系統的性能。聚變將帶來幾何級能量提升,實現人類文明的躍升。總之,聚變商業化會對人類產生多方面革命性影響,將重塑全球能源結構與地緣政治格局,推動跨學科科技突破,加速全球能源治理與合作模式轉型。
新經濟導刊:《新經濟導刊》作為國務院發展研究中心主管的學術型智庫期刊,聚焦戰略性新興產業和未來產業發展,是推動新質生產力發展的重要力量。結合新奧的探索歷程,在推動前沿技術發展、理論創新、產業發展等方面,我們如何更好發揮學術型智庫期刊作用和價值,對此,您有何建議?
劉敏勝:一是建議進一步強化戰略牽引與政策銜接。錨定國家重大需求,聚焦新質生產力、戰略性新興產業等國家戰略方向,引導業界開展針對性研究;將學術成果轉化為政策建議,直通決策層,推動理論創新融入政策制定。二是建議通過開放合作構建產學研深度融合生態,搭建需求對接平臺,促進科研攻關與產業痛點精準匹配;整合跨學科資源,形成從技術研發到產業落地的全鏈條支撐;創新傳播載體,運用數智化工具,提升學術成果的全球影響力。三是建議進一步發揮智庫、學術優勢培養“學術研究-政策咨詢-產業服務”復合型人才,為前沿技術研究儲備新生力量。