“永远还差50年”——这句关于可控核聚变商业化的经典调侃,曾像幽灵般萦绕行业数十年。如今,这一判断正被快速改写。根据可控核聚变行业协会的最新调查,行业普遍认为2030至2035年将实现聚变能源首次并入电网。这一时间表的提出,既源于大模型算力需求激增带来的能源危机,也标志着中美在该领域的技术竞赛进入白热化阶段。
在清华大学工程物理系的实验室里,一台建成于2002年的球形托卡马克装置仍在持续运行。这台装置的维护者谭熠教授,如今多了个身份——星环聚能首席科学家。这位研究聚变技术超过二十年的学者,与清华同学陈锐共同创立的商业公司,正以惊人速度推进技术落地:成立四年完成三轮融资,用279天组装完成零号实验装置,并计划在2027-2028年实现关键技术突破。他们的目标清晰:在2032-2033年建成全球首个商业示范堆。
技术路线的选择凸显商业公司的务实性。传统巨型托卡马克装置造价高昂,单台实现能量增益(Q>1)的装置成本可能超过150亿元。星环聚能采用的球形托卡马克路线,通过紧凑化设计将成本压缩至15亿元量级。这种选择背后是残酷的商业逻辑:初创公司必须用更快的迭代速度和更低的成本,在光伏、风电等现有能源形式构成的竞争红海中杀出血路。公司创始人陈锐算过一笔账:要实现电价竞争优势,装置建设成本必须控制在特定范围,而燃料成本几乎可以忽略不计。
技术突破的节奏正在加快。2024年初,公司启动全高温超导磁体研发项目,同时推进环向磁体与中心螺线管磁体的原型制作。在清华大学合作的SUNIST-2装置上,团队已实现1700万摄氏度等离子体加热,并验证了核心工程技术。这些进展背后,是每天面对的热负荷挑战与材料极限测试——小型化装置内部环境比巨型装置更为苛刻,需要突破性设计创新。
资本市场的态度转变印证着行业拐点来临。2021年美国CFS公司18亿美元融资引发的连锁反应,推动中国创投圈重新审视聚变领域。尽管早期投资人仍纠结于“何时产生收入”的核心问题,但国家队入场彻底改变了产业生态。中科院等离子体所牵头成立的145亿元聚变新能,中核集团主导的150亿元中国聚变能源有限公司,这些超级项目的落地不仅培育了上游供应链,更重塑了市场信心。现在,中国厂商能轻松采购到薄膜电容器等关键部件,而美国同行仍需自建产线。
AI技术的爆发成为关键催化剂。训练GPT-5级别模型消耗的2.4亿度电,相当于30万个家庭全年用量。全球数据中心年用电量已与德国相当,这种算力扩张带来的能源饥渴,使聚变成为唯一可行的绿色能源解决方案。技术层面,AI与聚变研究形成奇妙共振:等离子体物理的复杂性恰似大模型的黑箱特性,两者都依赖数据驱动寻找规律。星环聚能已将传统AI技术应用于装置控制系统,并尝试用大模型解析物理现象,尽管目前尚未达到理想效果。
管理挑战随着团队扩张接踵而至。当公司规模从十几人膨胀至170人,同时推进三代装置研发时,原有的直线管理模式迅速失效。今年初出现的任务重叠与信息断层问题,迫使团队转向矩阵式管理架构。现在200多个并行项目通过项目经理统筹,横向协调与纵向专业管控相结合,确保工程进度严格对齐2032年商业示范堆的目标节点。
中美技术竞赛呈现出差异化特征。两国在主流技术路线覆盖度上领先全球,但中国在工程整合能力方面优势明显。高温超导材料占全球80%产能,超强低温钢性能超越国际同类,钨铜核心材料实现自主供应——这些关键领域的突破,使中国成为全球唯一具备全产业链自主可控能力的国家。美国科技巨头则展现出商业创新活力,CFS、Helion等公司通过电站预售反哺研发的模式,为中国同行提供了新思路。
在清华大学实验室里,新一代磁体原型正在进行最后测试。这些直径数米的环形装置,承载着人类突破能源瓶颈的终极梦想。当被问及技术路线风险时,谭熠的回答透露出创业者的清醒:“所有路线都存在被淘汰的可能,关键在于持续创新的速度。”这种紧迫感驱动着团队保持两年一代装置的迭代节奏,在热负荷挑战与材料极限的夹缝中寻找突破路径。正如他们展示的规划路线图所示:从工程验证到商业示范的每一步,都精确卡位在行业公认的时间窗口期内。











