全球核聚变产业发展现状及特点分析

当前，全球聚变能产业已形成以美中为投资核心、多区域协同推进的格局。未来十年有望成为聚变能产业“快速规模化发展”的关键窗口期，产业主体正从实验室原型研发逐步迈向完整示范电站建设与商业化路径探索。本文将重点介绍当前全球核聚变产业发展现状，并分析其主要技术和市场特点。

一、主要技术发展：三路并行、MFE为主流

核能有两种形式：核裂变和核聚变。核聚变是指原子核结合产生能量，而核裂变是指原子核分离产生能量。目前，所有核电站都采用裂变反应，聚变电站仍在研发中。

聚变电站的能量输出是裂变电站的四倍，而且不会发生失控反应或产生高放射性核废料，因此是一种极具吸引力的潜在能源。核聚变电站的工作原理与裂变电站或燃煤电站类似，由电站核心产生热量，驱动涡轮机发电。

多种燃料都可用于驱动聚变反应，但目前最常用的是氘氚（DT）燃料。这种燃料组合的优势在于在较低温度条件下即可实现较高能量输出，因此最易于利用现有技术。然而，氚资源稀少且价格昂贵，而且聚变反应会产生高能中子，长期积累会使反应堆部件产生放射性。

从技术路径看，当前主要分为三类：

（一）磁约束聚变（MFE）

通过强磁场约束高温等离子体，使其在较低密度下维持较长时间，从而实现持续聚变反应。该路线以托卡马克和仿星器为代表，是当前最主流路径，约一半私营企业采用该技术进行核聚变研究。

（二）惯性约束聚变（IFE）

通过激光或粒子束在极短时间内压缩燃料，使其在极短时间内达到极高密度并发生聚变反应，特点是脉冲式释放能量。燃料仅在聚变反应发生前被约束足够长的时间，之后便会解体，这需要精确的计时和强大的驱动装置。典型代表包括美国国家点火装置（NIF）及和第一束光聚变装置（First  Light  Fusion）等。

（三）磁惯性约束聚变（MIF）

MIF融合磁约束（MFE）与惯性约束（IFE）特点，通过脉冲压缩磁约束等离子体，在密度与约束时间之间实现平衡，是一种折中方案。

二、区域产业格局：形成八大核心集群

全球聚变产业呈现明显的区域集群化特征。已形成八大核心集群：波士顿、牛津、合肥、慕尼黑、太平洋西北、旧金山、上海及东京，这些区域集聚了大部分研发资源与资本。其中，波士顿集群依托麻省理工（MIT）及相关企业；合肥集群依托中国科学院等机构；牛津集群以UKAEA为核心；上海集群包括多家私营企业；东京集群以日本企业及研究机构为主等（详见表1）。

表1、全球聚变产业八大核心集群及主要机构

资料来源：英国政府，2026年4月。

三、民营资金分布：集中于中美两国

从资金分布看，根据英国UKAEA于2026年4月发布的报告，全球约有68家私营聚变企业分布于13个国家，并与各国国家实验室、大型科研机构以及国际合作项目形成协同体系。私营领域累计投资已超过100亿英镑，全球前十大私营聚变企业融资规模差异显著，头部企业融资达到数十亿英镑级别，体现出产业集中趋势。其中以联邦聚变系统公司（22亿英镑）、中国聚变能源公司和聚变新能（NeoFusion）（各15亿英镑）以及TAE技术公司（10亿英镑）最为领先。超过90%的私营资本集中在美国和中国。（详见表2）

表2、十大资金最雄厚的私人聚变公司（截至2025年11月）

资料来源：英国政府，2026年4月。

四、产业发展阶段：实验验证向工程示范过渡

当前聚变能正处于从实验验证向工程示范过渡阶段。未来约15年，将通过一系列示范电站验证其发电能力及工程可行性。

从发展路径看，私营企业与公共项目呈现差异化策略：私营企业采用模块化、小型化设计，以实现快速迭代和成本控制；公共项目则建设大型基础设施，侧重长期科学研究与系统验证。

在时间进度方面，多数私营企业预计在2040年前实现净能量输出演示，随后进入试点电站阶段；大型公共项目（如ITER及英国STEP计划）则瞄准2030年代中后期至2040年代实现关键突破。在公共部门方面，各国政府每年投入数亿英镑用于支持本国的聚变项目。当前典型公共项目包括国际热核聚变实验堆（ITER）、英国球形托卡马克能源生产计划（STEP）、日本聚变示范电站JA-DEMO项目等。其中，位于法国的国际热核聚变实验堆（ITER）项目是全球最大聚变实验，由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同出资，项目总支出接近200亿英镑。

五、八大关键技术：高温超导、高功率激光及先进制造成重点

聚变电站涉及高度复杂的系统工程。目前涉及八大关键技术领域，未来投资重点将集中在高温超导磁体、激光系统以及先进材料与制造技术。

这八项关键技术包括：

（一）高温超导磁体与低温系统

高温超导体（HTS）是大多数磁约束聚变概念的基础，因为它们能够产生更强的磁场、更高的功率密度和更紧凑的机器。高温超导磁体需要低温系统来维持运行环境。主要的技术挑战包括：相对铜或低温超导体（LTS）成本很高；高温超导带材生产过程复杂，需要专业设备；抗辐射能力要求高。

目前，低温技术由法国、德国、日本的大型企业所主导；高温超导带材和磁性元件市场则较为分散，众多中小企业分布日本、中国、美国、意大利和韩国。目前，高温超导带材供不应求，但技术准入门槛很高。主要的企业包括美国超导公司（AMSC）、Bruker、Faraday Factory Japan、Fujikura、Furukawa Electric Group、上海超导技术有限公司、SuNAM、Theva、Tokamak Energy Magnetics、Woodruff Engineering等。

（二）高功率激光系统

目前用于仪器间能量提取（IFE）的主要激光器类型有两种：二极管泵浦固态激光器（DPSSL）和准分子激光器（ArF或KrF）。传统闪光灯系统由于效率较低，已逐步淘汰。主要的技术挑战包括：需要扩展到多兆焦耳系统；高重复频率下的光学元件的效率和耐用性有待提高；开发周期长、资金需求高。

目前，其市场由美国和德国公司所主导，需求正日益增长。主要公司包括Amplitude  Laser、Coherent、Hamamatsu、Jenoptik、 Laserline 、 Schott、Thales和Trumpf等。

（三）电源与脉冲功率系统

所有聚变概念都依赖于能量输送系统，包括提供强脉冲电流以直接启动聚变的脉冲功率驱动器，以及用于运行超导磁体、等离子体加热系统、诊断和控制的稳态电源。其技术挑战包括：高辐射、高磁场环境；独特的脉冲形状和可靠性要求；从原型到工厂规模的扩展难度高。

目前，该市场由跨国供应商和专业中小企业组合构成，美国、德国和日本的企业影响力较大，通常需要根据聚变应用需求定制功率曲线。主要企业包括Ampegon、General  Atomics、Hitachi、Jema  Energy、Woodruff  Engineering等。

（四）先进材料与制造

聚变电站的内表面会承受高温、中子辐射和强粒子流。通常情况下，钨等难熔金属是这些表面的首选材料，但锂或锡等液态金属壁也在研究之列。制造聚变发电厂复杂零件需要采用增材制造和电子束焊接等先进制造技术。主要的技术挑战包括：缺乏中子试验设施（直到2030年代，位于西班牙的国际聚变材料辐照设施-面向DEMO的中子源（IFMIF-DONES）才能建成）；资格要求严格；需要管理热负荷和解决复杂几何形状问题。

目前，该市场是一个高度国际化的行业，美国、英国、意大利和日本等企业众多。既有成熟的EPC公司，也有创新性制造中小企业。市场对经过中子环境验证的材料需求强劲。主要企业包括Alsymex、Curtiss-Wright、ExoFusion、Frazer-Nash、IDOM、Kyoto  Fusioneering 、Larsen &Toubro 、Metamorphic、Oxford  Sigma等。

（五）机器人与远程操作

由于运行环境限制，必须依赖机器人完成维护，涉及高辐射环境操作能力。该领域主要的挑战是：需要辐射耐受性；需要能在狭小空间内执行复杂的维护任务；需要具备安全关键操作资质。目前，英国和中国在此领域的研发处于领先地位，公司很少。其中，大型EPC公司主导全系统交付，中小企业主要提供咨询服务和特定领域的机器人工具研发。主要企业包括Amentum、Ansaldo Nucleare、Assystem、Boston Dynamics、Nuvia、Veolia Nuclear Solutions等。

（六）氚与包层技术

氚是目前研究最多的聚变反应燃料，但其天然含量极低。许多聚变电站会利用聚变反应产生的中子轰击锂-6（天然锂的同位素）来生产氚，即通过氚的增殖来产生更多氚。聚变电站需要一套完整的氚增殖循环系统，用于氚的增殖、分离以及将其重新输送回等离子体中。目前，该技术的主要障碍是：尚无综合氚增殖试验环境；需要严格的安全和放射性物质处理规章；大多数子系统的技术成熟度等级较低。

该市场主要集中在欧洲、英国、加拿大、日本和美国，由EPC公司与专业中小企业构成；大部分研究仍由公共资金资助，处于技术早期阶段。主要企业包括Frazer-Nash、Fusion Fuel Cycles、Torion Plasma、Kinetrics、Kyoto Fusioneering、Tyne Engineering、AtkinsRealis、Amentum 等。

（七）加热与电流驱动技术

在聚变等离子体中，加热和电流驱动对于达到和维持持续聚变反应所需的高温和等离子体条件至关重要。中性束注入、射频波和微波等外部系统提供能量来加热等离子体并驱动电流，从而有助于控制等离子体的稳定性和约束。该领域的主要挑战是：需要将系统扩展到高功率、需要提高效率、需要应对与聚变机器集成的复杂性问题。

该市场的公司数量有限，由大型系统集成商和专业中小企业组成。俄罗斯、美国和日本在此领域占据主导地位。主要企业包括Beam for Fusion、Budker Institute of Nuclear Physics、Kyoto Fusioneering和Thales等。

（八）先进计算与人工智能

聚变电站会产生海量数据，这些数据必须经过处理、管理，并用于实时反馈循环以优化性能。包括人工智能、机器学习和高性能计算在内的先进计算技术，使这一切成为可能。此领域的主要挑战是 缺乏与融合相关的数据集、需要实时控制可靠性、需要与硬件系统集成。

    该市场主要由美国、英国、法国等的中小企业构成，资本成本低，与核裂变和航空航天领域技术高度重叠，从而降低了市场参与难度和风险。主要企业包括Amentum、Dassault Systèmes、digiLab、Next Step Fusion、Nvidia和Quanscient等。

【参考文献】

[1]英国原子能管理局（UKAEA）. Global Fusion Guide for SMEs[R]. 2026-04-14.

[2]英国政府官网. https://www.gov.uk/