在2025浦江创新论坛主论坛上,中国科学院院士、上海交通大学李政道研究所所长张杰以“用激光聚变点亮未来”为主题发表演讲,披露其团队在聚变能研究领域的最新进展。该团队于2024年底在嘉定启动研究基地建设,计划通过三阶段技术攻关,在上海建成全球首座聚变能商业电站,目标于2045年实现并网发电。据测算,其发电成本将较美国同类方案降低50%。
张杰回顾了核聚变研究的历史性突破:2022年12月5日,美国国家点火装置(NIF)首次实现激光聚变能量净增益,标志着人类正式叩开终极能源大门。这种能量密度达化石能源百万倍的清洁能源,具有燃料近乎无限、无放射性污染、运行绝对安全等特性。NIF作为全球最大激光聚变装置,通过50年技术攻关完成这一壮举后,正着力提升能量增益倍数并研发高重复频率技术,目前其能量增益已达4倍,按规划将于2045年实现商业运营。
针对NIF技术存在的效率低、稳定性差等固有缺陷,张杰指出其根源在于“压缩-加热同步进行”的技术路线。该团队自1997年提出“先压缩、后加热”的创新方案,通过六年间11轮大型物理实验,在中国科学院上海光机所“神光2”升级装置上完成关键技术验证。最新实验数据显示,其聚变三乘积指标已创世界纪录,预计2028年可实现点火目标。
在重复频率技术领域,中美形成差异化竞争格局。美国NIF当前聚焦10赫兹技术,而中国团队直接瞄准50赫兹同频激光驱动技术,目前已在驱动器能量控制、靶丸制造精度等五个关键领域取得突破。这种技术路线不仅使能量增益效率显著提升,更将激光驱动能耗占比压缩至更低水平,为规模化电站建设创造条件。
关于商业化路径,张杰披露了详细时间表:2024年11月17日启动的嘉定研究基地,将分三阶段推进——2030年前完成所有关键技术研发,2031-2035年开展工程化研制,最终在2045年实现商业运营。与美国方案相比,中国技术路线在成本端具有明显优势:当美国聚变电价预计达0.37元/千瓦时时,中国方案可将其压缩至0.18元/千瓦时。
这项颠覆性技术将催生万亿级产业链。张杰分析指出,激光聚变产业覆盖超导磁体、精密光学、智能控制等高端制造领域,其产业带动效应远超前三次工业革命。他特别强调,能源革命始终是推动文明进步的核心动力,而聚变能将开启人类能源利用的新纪元。
“我们已跨越激光聚变研究的至暗时刻。”张杰感慨道,这个时代赋予科研工作者将梦想变为现实的机遇。通过持续技术创新,中国科学家正以激光聚变为支点,撬动人类能源体系的根本变革,为全球可持续发展贡献东方智慧。