仵華美

玩過《輻射》系列游戲的朋友，肯定對(duì)里頭無處不在的核能科技印象深刻。

在那個(gè)架空的時(shí)間線中，核能簡(jiǎn)直是“萬能燃料”。不僅士兵穿的動(dòng)力裝甲，用的是核聚變核心驅(qū)動(dòng)，家用機(jī)器人的能量來源，用的也是微型核聚變反應(yīng)堆，滿大街跑的汽車，引擎蓋下不是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而是一個(gè)個(gè)“核能心臟”，科幻感十足。

仿佛核能已經(jīng)從國(guó)家級(jí)工程，變成了很普遍的商業(yè)應(yīng)用。

過去，在我們的認(rèn)知里，像核電站這樣的核能項(xiàng)目，需要匯聚全國(guó)頂尖科研力量，調(diào)配龐大資源才能推動(dòng)，離商用、民用還遠(yuǎn)得很。

可如今，《輻射》里看似科幻的劇情，已經(jīng)部分走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。

最近兩年，中國(guó)的民營(yíng)核聚變項(xiàng)目，可謂是風(fēng)生水起，其中就包括了米哈游、蔚來投資的國(guó)內(nèi)企業(yè)能量奇點(diǎn)。

能量奇點(diǎn)的高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置“洪荒70”

在2024年建成全球首臺(tái)全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置“洪荒70”，今年產(chǎn)生了高達(dá)22.4特斯拉的磁場(chǎng)，又刷新了由美國(guó)公司保持的世界紀(jì)錄。

今年4月16日，新奧集團(tuán)的“玄龍-50U”球形環(huán)氫硼聚變裝置，也取得了重大突破，實(shí)現(xiàn)了高溫高密度百萬安培(兆安)等離子體電流。

“玄龍-50U”球形環(huán)氫硼聚變裝置

要說為什么最近民營(yíng)核聚變，最近兩年會(huì)迎來突破，還得從最近美國(guó)卡脖子的一次行為說起。

卡脖子下的突破

今年6月，美國(guó)商務(wù)部突然宣布，暫停給核電站關(guān)鍵零部件和設(shè)備出口中國(guó)的許可證，像西屋電氣、艾默生這些核電設(shè)備供應(yīng)的老牌企業(yè)，都接到了禁令通知。

先說西屋電氣，在核電圈那可是響當(dāng)當(dāng)?shù)拇嬖凇?/p>

過去，中國(guó)核電站建設(shè)大量采用它的技術(shù)與設(shè)備。像他們的反應(yīng)堆壓力容器，是反應(yīng)堆的關(guān)鍵“外殼”，得承受高溫、高壓與強(qiáng)輻射，對(duì)材料和制造工藝要求極高；

艾默生同樣不容小覷，它主要供應(yīng)高可靠性核級(jí)儀表，能精準(zhǔn)測(cè)量核電站運(yùn)行中的壓力、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)保障核電站穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。

然而，民營(yíng)搞聚變恰巧“繞過”了那些被卡脖子的裂變核電部件，反而更靈活。

民營(yíng)企業(yè)搞聚變，不用西屋的核主泵、不用艾默生的反應(yīng)堆儀控，它們搞的是托卡馬克、FRC、激光等設(shè)備，所需核心是高溫超導(dǎo)磁體、真空容器、電源系統(tǒng)、低溫冷卻，這些中國(guó)很多都能自產(chǎn)。

2025年，中國(guó)核電領(lǐng)域新增專利中68%來自民企。主要集中在密封材料、傳感器等“小零件”上，卻對(duì)核電產(chǎn)業(yè)有著關(guān)鍵作用。

那為什么原來這種國(guó)家級(jí)的工程，現(xiàn)在民企也玩得轉(zhuǎn)了？

一個(gè)重要的原因，是隨著中國(guó)工業(yè)能力的崛起，與核聚變有關(guān)的幾項(xiàng)重要科技，這10多年間已經(jīng)被民企一一摘下了。

舉個(gè)例子，量奇點(diǎn)打造的“洪荒70”裝置，磁體系統(tǒng)需要26個(gè)高溫超導(dǎo)磁體，這玩意兒的繞制精度要求變態(tài)到什么程度？每一圈導(dǎo)線的張力誤差不能超過0.1牛，相當(dāng)于在50層樓高的地方掛個(gè)蘋果，用蜘蛛絲吊著，還要保證絲的松緊度分毫不差。

換作十年前，這種精度的部件只能依賴進(jìn)口，但現(xiàn)在國(guó)內(nèi)民企靠著給新能源汽車造電機(jī)積累的經(jīng)驗(yàn)，直接把繞線機(jī)改造成“超導(dǎo)磁體專用”，不僅速度比進(jìn)口設(shè)備快30%，成本還砍了一半。

再例如，過去ITER所需的精密真空腔、超導(dǎo)線圈、低溫系統(tǒng)，動(dòng)輒只能西方軍工廠造；現(xiàn)在中國(guó)船舶、航天、中科院+民企聯(lián)合，已經(jīng)能自主造出ITER同級(jí)別器件。

這背后，靠的是啥？就是中國(guó)先進(jìn)制造的進(jìn)步+民企的快節(jié)奏執(zhí)行力?，F(xiàn)在搞核聚變的民企，直接跟國(guó)內(nèi)的超導(dǎo)、精密制造企業(yè)合作，磁體繞制、真空系統(tǒng)、電源調(diào)試全鏈條都搞得飛快。

這使得中國(guó)不用再等ITER這種國(guó)家巨獸慢慢爬，而是可以并行走一條“快速落地的民營(yíng)工程路線”。

多路線并行的優(yōu)勢(shì)

除了科技、工業(yè)上的崛起外，民企搞核聚變的另一大原因，就是聚變反應(yīng)類型多，技術(shù)路線分叉極多，民企快速迭代的本事，正好可以進(jìn)行“賽馬式”的多路線嘗試。

為啥會(huì)有這么多路線？因?yàn)楹司圩儾幌窈肆炎儯D計(jì)劃那套）。核裂變是“劈大原子”，技術(shù)上比較直截了當(dāng)，鈾或钚一鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，轟一下就炸了。

但核聚變不一樣，它是個(gè)“精細(xì)活兒”，得把小原子“捏”在一起，難度高到離譜，目前沒有任何一種路線目前可被稱為“最優(yōu)解”。

所有路線都有關(guān)鍵痛點(diǎn)，沒有一條是“全綠燈”；

例如：托卡馬克：裝置龐大，穩(wěn)定性差；而激光點(diǎn)火路線，激光器損耗高，效率極低；像金屬等離子撞擊這種路線，瞬時(shí)溫度高但難以控制。

現(xiàn)在的主流核聚變路線，核心是兩種：托卡馬克和慣性約束聚變（ICF）。托卡馬克是用超強(qiáng)磁場(chǎng)把等離子體“圈”在真空腔里，像個(gè)磁籠子，典型代表是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）。ICF則是用激光把燃料靶丸“轟”到極高壓，像美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）。

但這倆只是大方向，細(xì)節(jié)上還能細(xì)分。比如，托卡馬克里，有人用低溫超導(dǎo)磁體，有人用高溫超導(dǎo)；有人搞大裝置，有人搞小型化。

未來可能會(huì)有“高端聚變、低端聚變、艦載聚變、農(nóng)村聚變”，不同市場(chǎng)定位，對(duì)應(yīng)不同技術(shù)路徑。

中國(guó)的能量奇點(diǎn)直接Allin高溫超導(dǎo)托卡馬克，賭小型化、低成本的路線；聚變新能則更偏傳統(tǒng)托卡馬克，但強(qiáng)調(diào)工程集成效率；

每個(gè)團(tuán)隊(duì)都在賭自己的路線能跑通，相當(dāng)于在不同賽道上同時(shí)開跑，總有一匹馬可能沖線。

舉個(gè)例子，新奧集團(tuán)的“玄龍-50U”的核心路線，是球形環(huán)結(jié)合氫硼聚變，聽起來有點(diǎn)拗口，但其實(shí)就是一種特別的核聚變玩法。

這個(gè)思路的特別之處，就在于“氫硼聚變”。核聚變?nèi)剂弦话阌秒碗?，這倆好搞反應(yīng)，但會(huì)產(chǎn)生中子，帶來輻射，得加厚防護(hù)，成本嗖嗖往上漲。

新奧選的氫硼燃料（也就是質(zhì)子和硼-11）就牛了，反應(yīng)后主要生成帶電的氦核，幾乎沒中子，干凈得像個(gè)“綠色能源夢(mèng)”。而且氫和硼在地球上儲(chǔ)量超多，不像氚那么稀缺。

因此，氫硼聚變需要更高的溫度和壓力，是條特別難，但同時(shí)潛力巨大的路線。

效率與成本

多了賽馬式的多線嘗試外，民企在核聚變上的另一大優(yōu)勢(shì)，就是工程上的極致效率、成本。

那為什么效率這件事，到了現(xiàn)在那么重要了？不都說核聚變這種“人造太陽”是世紀(jì)工程嗎？

答案是：時(shí)代變了！氣候變化壓得各國(guó)喘不過氣，碳中和目標(biāo)像緊箍咒，化石燃料得趕緊退場(chǎng)。

全球變暖影響，2024年地表平均氣溫與1991-2020的差距

核聚變作為“終極能源”，清潔、幾乎無限，成了各國(guó)眼里的香餑餑。但問題是，大家等不及了！政府、資本、公眾都盯著：你這“人造太陽”不能一直老燒錢不發(fā)電吧？

這時(shí)候，民企那種“卷效率”、“拼成本”的本事就派上用場(chǎng)了。

舉個(gè)例子，核聚變里最硬核的部件之一是超導(dǎo)磁體，這玩意兒就像個(gè)超級(jí)強(qiáng)大的“磁籠子”，得把上億度高溫的等離子體死死鎖住，不讓它亂跑。

中國(guó)造出世界最大超導(dǎo)磁體

磁體得用超導(dǎo)材料一圈圈繞出來，精度要高，稍微差一點(diǎn)，等離子體就可能“越獄”，整個(gè)裝置就炸了。

而高鐵的“飛毛腿”——磁懸浮技術(shù)，其實(shí)就靠類似的超導(dǎo)磁體。

像能量奇點(diǎn)的“洪荒70”托卡馬克，用的就是高溫超導(dǎo)（HTS）磁體，材料是稀土鋇銅氧。中國(guó)的西部超導(dǎo)公司，早就給ITER項(xiàng)目供過超導(dǎo)線材，技術(shù)硬得不行。

能量奇點(diǎn)直接跟國(guó)內(nèi)這些供應(yīng)商合作，拿現(xiàn)成的超導(dǎo)材料和技術(shù)，稍微優(yōu)化一下，就做成了核聚變需要的超強(qiáng)磁體。造價(jià)比傳統(tǒng)托卡馬克低了至少一半。

同樣地，核聚變的另一個(gè)關(guān)鍵部件是真空腔體，這玩意兒就像個(gè)超級(jí)密封的“真空瓶”，得保證里面幾乎沒空氣，不然等離子體會(huì)跟空氣分子撞來撞去，反應(yīng)就黃了。

雖然聽著要求很高，但從工程上來看，其實(shí)就是潔凈制造的頂配版

這跟啥行業(yè)像？半導(dǎo)體制造。

造芯片需要超干凈的“無塵車間”，里面得用高精度真空設(shè)備，比如真空泵、真空腔體，來保證芯片刻蝕、沉積時(shí)沒一點(diǎn)雜質(zhì)。

中國(guó)在5G基站、芯片制造領(lǐng)域，已經(jīng)攢了不少真空技術(shù)的家底。比如，中微半導(dǎo)體這樣的企業(yè)，早就掌握了高精度真空腔體的制造，能做出納米級(jí)的密封結(jié)構(gòu)。這些技術(shù)，核聚變直接“抄作業(yè)”就行。

類似的例子，還有核聚變的超精密電源系統(tǒng)。

核聚變電站工作時(shí)，得瞬間輸出幾百萬安培的電流，不能有一丁點(diǎn)波動(dòng)，不然等離子體就失控了。

而國(guó)內(nèi)的弘訊科技，在核聚變電源器領(lǐng)域與歐洲核子研究中心多年合作。為意大利EEI設(shè)計(jì)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)性能轉(zhuǎn)換器系列，其有著穩(wěn)定、精準(zhǔn)、高速、靈活的設(shè)計(jì)功能，確保了等離體狀態(tài)的穩(wěn)定控制，為托卡馬克系統(tǒng)提供了先進(jìn)的直流/直流電源解決案，是核聚變的核心部件。

歐洲核子研究中心

路遙知馬力

有了這些硬核的工程能力，中國(guó)的民企在效率、成本上做到了一個(gè)什么程度？

這里有個(gè)數(shù)據(jù)是：ITER是35個(gè)國(guó)家聯(lián)合搞的托卡馬克項(xiàng)目，從2006年啟動(dòng)到2024年，預(yù)算已經(jīng)從最初的50億歐元飆到200億歐元（約合220億美元），而且還在漲。

ITER的主裝置

而能量奇點(diǎn)的“洪荒70”，總造價(jià)在1.3億人民幣（約0.18億美元）左右，而且前后只花了兩年多。

類似地，新奧集團(tuán)的“玄龍-50U”，總成本也僅在十多億左右，從開始研發(fā)，到實(shí)現(xiàn)了全球首次百萬安培級(jí)氫硼等離子體放電，總共只用了5年。

值得一提的是，這還是全球首次百萬安培級(jí)氫硼聚變放電。

從總體上看，雖然民營(yíng)核聚變，很多國(guó)家都在弄，但真正比較有成效的，還是中美。

先看技術(shù)這塊兒。中國(guó)民企在核聚變上的技術(shù)路線，偏向于“劍走偏鋒”，聚焦托卡馬克和一些創(chuàng)新路線，靠著中國(guó)制造的工程優(yōu)勢(shì)猛沖。目前在托卡馬克和氫硼聚變上跑出了世界級(jí)突破。

美國(guó)民企呢？走的是“多點(diǎn)開花”的路子，路線五花八門，托卡馬克、慣性約束、場(chǎng)反箍縮、斯特拉托啥都試，但整體技術(shù)成熟度方面，還是中國(guó)民企略占上風(fēng)。

舉個(gè)例子，CFS是美國(guó)民企里搞核聚變的頭牌，背靠MIT（麻省理工），用的也是高溫超導(dǎo)托卡馬克，跟能量奇點(diǎn)有點(diǎn)像。他們的SPARC裝置，從2018年籌劃到2024年底才完成磁體組裝，預(yù)計(jì)2026年點(diǎn)火，周期8年。

而Helion的“Polaris”項(xiàng)目號(hào)稱2024年接近點(diǎn)火，但實(shí)際放電數(shù)據(jù)還沒公開，計(jì)劃2028年并網(wǎng)，周期也是8-10年。

美國(guó)的工程速度慢，主要是因?yàn)楣?yīng)鏈沒中國(guó)那么“卷”，比如CFS的超導(dǎo)磁體得從日本、歐洲進(jìn)口，交付周期動(dòng)輒半年，成本還高。

但美國(guó)強(qiáng)的地方，一是民企融資能力強(qiáng)（動(dòng)輒幾十億美金），二是理論創(chuàng)新能力突出，像MIT、普林斯頓直系人才，經(jīng)常會(huì)投入民企。

把技術(shù)、工程、融資、底層理論這幾塊兒綜合起來，中美民企目前的優(yōu)劣勢(shì)，可以說相互抵消，雙方大致站在“同一起跑線”上。

誰最終跑到發(fā)電、商用，還要看未來5–10年誰能撐到突破。

不過，可控核聚變的一個(gè)特殊之處就在于：理論上的創(chuàng)新，其實(shí)沒別的“深科技”那么重要，因?yàn)榭煽睾司圩?，是個(gè)典型的“理論容易、工程地獄”的領(lǐng)域。

核聚變的基本理論，其實(shí)早就清楚了，理論上，1950年代人類就知道托卡馬克能行；

但是70年過去了，真正在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)Q>1（能量輸出大于輸入）的，只有英國(guó)的JET+美國(guó)的NIF+中國(guó)EAST這些“半國(guó)家項(xiàng)目”。

民營(yíng)企業(yè)還沒有一家真的做到“自給性Q>1”。

你可以寫出完美的磁約束公式，但現(xiàn)實(shí)里磁線圈一有形變、溫升、微電弧，等離子體立馬失控。

很多人以為只要有了理論，工程能力差點(diǎn)，多花點(diǎn)時(shí)間和錢，照樣能搞出來。

但實(shí)際上，聚變的難點(diǎn)是“控制”和“工程穩(wěn)定性”，不是理論新發(fā)現(xiàn)。

所以，在完成“人造太陽”這個(gè)世紀(jì)壯舉的路上，人類真的只有腳踏實(shí)地，一步一個(gè)腳印地去踩過工程上的所有溝溝坎坎，才能踏平坎坷成大道。

除此之外，別無捷徑。

畢竟，理論不會(huì)幫你擰螺絲。

·····End·····

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