国际原子能机构发布《2025年世界聚变展望》报告

2025年10月14日，国际原子能机构（IAEA）发布《2025年世界聚变展望》（IAEA World Fusion Outlook 2025），系统梳理了全球聚变能源在实验进展、示范装置、政策布局与商业化路径等方面的最新动态。本版报告在科研与工程进展的基础上，首次纳入由麻省理工学院（MIT）开展的全球聚变部署建模，用于评估不同政策、成本与技术情景下，聚变能源在未来电力系统中的作用和系统价值。

IAEA总干事在报告前言中强调：科学突破、商业投资与政策关注的交汇，标志着聚变能源正从“实验研究与远景探索”加速迈向“现实实施与工程落地”。报告显示，目前全球已有近40个国家开展聚变研究或示范项目，社会资本投入累计超过100亿美元，全球在运、在建及规划中的聚变装置超过160台。总体来看，各国正陆续出台专项政策，企业加快推进电站选址与工程设计，监管机构启动针对性技术标准与许可程序，终端用户与能源企业亦通过购电协议、战略合作等方式进入应用验证阶段。

一、国际机制与政策动向

为应对聚变能源多技术路线和多元化主体并行发展的新格局，IAEA于2024年成立“世界聚变能源工作组”（WFEG），汇集政府机构、科研机构、企业、学术界与监管部门，推动在安全标准、融资机制和商业化路径等方面的国际协调与经验共享。

2025年，WFEG在中国四川举办第二届部长级会议，并与第30届国际聚变能源大会（FEC 2025）同期召开。FEC是IAEA主办的旗舰学术会议，自1961年创办以来每两年举行一次，长期作为全球聚变科学、工程与政策对话的核心平台。本届会议的举办，标志着中国在全球聚变研究和治理体系中的参与度与影响力显著提升。

报告收录的中国政府署名文章指出，中国已将聚变能纳入实现“碳达峰、碳中和”目标的重要战略路径，确立“实验堆—示范堆—商用堆”三步推进路线，形成科研、工程、产业一体化的推进体系。全国已有百余家企业、高校与科研院所共同发起聚变创新联合体与聚变产业联盟，并与全球50多个国家、140余家机构建立合作关系。中核集团西南物理研究院被认定为IAEA聚变研究与培训合作中心，承担国际联合研究、技术培训与标准化任务。

二、主要科研与工程进展

过去两年间，全球聚变研究在多条技术路线取得实质进展，多个关键装置相继实现里程碑式突破。

1、国际大型装置与国家级实验

在法国，ITER国际合作项目保持良好的装配节奏。主要部件修复工作已完成，第二个真空容器模块比计划提前六周安装完毕，项目成本绩效指数（CPI）持续维持在1.0，显示工程管理进入高效稳定阶段。

在日本与欧盟联合运营的JT-60SA装置中，研究团队实现160立方米等离子体体积与2亿摄氏度高温放电，为ITER的燃烧等离子体实验提供了关键数据参照。

德国的W7-X螺旋装置经过系统升级后，创下43秒高性能放电和1.8 GJ能量转换纪录，等离子体压力占体积分数达3%，验证了稳态聚变发电的物理可行性。

美国的国家点火装置（NIF）在2025年4月实现8.6 MJ聚变能量产出（激光输入2.08 MJ），聚变增益超过4，创下全球纪录。成果得益于靶结构创新。劳伦斯利弗莫尔国家实验室估算，若建设“零净电需求”的惯性约束聚变测试设施，需目标增益约15、重复频率10 Hz。目前正规划增设激光玻璃，将激光能量提升至2.6 MJ，预计可实现>30 MJ聚变产额。

美国威斯康星大学与麻省理工学院（MIT）及CFS公司联合研制的WHAM轴对称磁镜装置采用高温超导（HTS）磁体，2024年实现首次等离子体放电，为紧凑型镜约束方案提供验证依据。

2、中国进展

中国聚变科研体系正在形成从实验堆到示范堆的多层次布局。

中科院等离子体所的EAST装置在高约束模态下实现了7000万摄氏度的等离子体持续放电1066秒；CRAFT综合研究装置已进入收尾阶段，在同一园区内整合超导磁体、加热与电流驱动、包层、氚系统等约 20 个专项验证平台；配套的BEST托卡马克于 2023 年开工，计划2027年实现首次氘放电并验证氚增殖，后续氘氚（D-T）运行方案已进入评审阶段。

中核西南物理研究院的HL-3装置在多套大功率加热系统投运后，等离子体电流超过 1 MA，离子温度达 1 亿°C 以上，实现稳定 H-mode 运行，为后续反应堆级实验提供关键物理基础。

在企业层面，能源奇点（Energy Singularity）研制的高温超导磁体达到21.7 T峰值磁场，为新一代紧凑型托卡马克提供技术支撑；新奥集团（ENN）的EXL-50U装置首次以氢-硼燃料实现100 万安培等离子体放电，并在150 kA磁线圈运行下保持稳定磁场，下一代实验机EHL-2正在研制中。

3、私营与多路径探索

美国CFS公司的SPARC项目持续推进。装置预计2026年首次放电、2027年实现净能量增益，标志紧凑型托卡马克工程验证进入新阶段。团队已完成低温壳体底座安装，并成功测试中央螺线管模型线圈（CSMC），达到50 000 A、5.7 T、3.7 MJ储能，实现快速爬升与光纤淬火探测。

美国Zap Energy公司的剪切流稳定Z-pinch装置采用模块化设计，无需超导磁体或高功率激光。单模块占地约3 平方米，设计功率50 MW(e)，并使用液态金属壁与Pb-Li混合物实现高温耐受与氚增殖循环。

加拿大General Fusion公司的液锂内衬磁化靶聚变（MTF）实验实现等离子体压缩并测得单次中子产额超过 6×10⁸ n/s，为 LM26 示范机组奠定实验基础。相关成果已发表于 IAEA 旗下期刊《Nuclear Fusion》。

三、示范堆与商业化路径

报告显示，全球多国已相继启动聚变电站的工程设计与选址工作，标志聚变能源的推进正由科学研发阶段转向多路线的工程化验证与示范应用阶段。

中国提出“聚变工程示范堆（CFEDR）”方案，目标输出1.5–3 GW、聚变增益Q = 15–30、氚自给率 > 1，现处于物理设计阶段。该项目将构建从材料验证、系统集成到安全与运行测试的完整技术链，力求形成具备持续运行能力的聚变能示范体系。

欧盟的EU-DEMO项目在前期设计基础上调整为低纵横比结构，规划实现350 MW电功率输出与2小时长脉冲运行。同时配套建设的VNS中子源（Vertical Neutron Source）将承担关键结构材料的辐照试验与寿命评估任务，为后续商业堆提供工程支撑。

在美国，多家企业已进入聚变电站原型验证阶段：

1、Commonwealth Fusion Systems公司正在弗吉尼亚州建设400 MW(e) 的ARC示范电站，预计于2030年代初并网运行；其原型机SPARC计划在2027年实现净能量增益；

2、Helion Energy公司在华盛顿州建设首个商用电站“Orion”，计划2028年接入电网，采用脉冲磁化靶聚变路线；

3、 Zap Energy公司的“Century”平台已完成8000次高功率放电测试，为Z-Pinch路线提供工业验证。

在欧洲，Focused Energy正将德国比布利斯退役核电站改造为激光聚变示范厂，目标在2030年代实现150–250 MW电功率输出，并验证高重复频率激光点火的商业运行潜力。

四、全球聚变部署模型构建

该研究由麻省理工学院能源倡议（MITEI）与等离子体科学与聚变中心（PSFC）完成，对聚变能源在全球电力系统中的潜在作用进行量化评估。基于 2024 年报告《The Role of Fusion Energy in a Decarbonized Electricity System》，团队构建了全球聚变部署模型（Global Modelling of Fusion Energy Deployment），用于分析在不同政策、成本与技术情景下，聚变能源在低碳电力体系中的竞争力与系统价值。

报告指出，全球电力系统面临需求增长与减排约束并行的双重挑战。风能、太阳能等可再生能源虽为能源转型主力，但受限于间歇性与低功率密度，其大规模应用需配套高储能与远距离输电以维持系统稳定。聚变在此背景下被视为可调度清洁电源，能在不依赖化石燃料的条件下提供持续功率与调节能力。

麻省理工学院的建模工作基于全球电力系统情景分析，设定了三类主要情景：

一是技术成本情景（低、中、高），反映聚变装置在资本成本、运行成本和可利用率方面的差异；

二是政策情景（高碳价与无碳价），体现不同地区气候政策力度和碳约束水平的差别；

三是技术组合情景，分析聚变与可再生能源、储能、核裂变等能源共存条件下的系统优化结构。

模型结果表明，在中等成本与高碳价情景下，聚变能源可在本世纪中叶后成为全球电力系统中“可调度清洁电力”的关键来源；若储能成本长期维持高位，聚变通过提供稳定基荷与灵活调节能力，可显著降低系统总成本和备用容量需求。研究还显示，北美、东亚和欧盟等地区具备较高的聚变部署潜力，这些地区既拥有较强的技术制造能力，又面临更高的电力需求密度和减碳压力。

五、报告评估与直接意义

报告将当前阶段界定为“从科学研究向工程应用的关键过渡期”。过去两年间，全球多台聚变装置在温度、持续时间与能量增益等关键指标上取得实质突破，标志聚变研究已进入工程化验证的新阶段。

同时，私营资本、主权基金与能源企业的持续投入，使聚变创新格局从科研主导逐步转向“科研—产业—资本”协同。IAEA 认为，聚变能源的全面商业化仍面临四大关键挑战：

1、燃烧等离子体的长期稳定维持；

2、抗高能中子辐照及高热负荷材料研发；

3、高场超导磁体和氚自给系统的可靠性验证；

4、适配的监管体系与供应链配套建设。

参考资料：

1、IEA. IAEA World Fusion Outlook 2025. 20251014. https://www.iaea.org/publications/15935/iaea-world-fusion-outlook-2025.

2、中国核学会. IAEA发布《2025年世界聚变展望》报告. 20251020. https://nnsa.mee.gov.cn/ywdt/gjzx/202510/t20251020_1130352.html