2026年6月27日,我国“人造太阳”项目取得里程碑式突破,环向场超导磁体与高温超导中心螺管线圈磁体两项核心部件完成研制验收与满工况测试,核心技术实现100%国产化,综合性能指标跃居国际前列。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所公布的数据显示,这两项突破标志着我国在可控核聚变工程化道路上迈出关键一步,为“十五五”规划中明确的核聚变产业发展目标奠定了坚实的超导工程基础。
全球最大“磁笼子”性能如何?
环向场超导磁体是目前全球尺寸最大的聚变堆超导磁体,其物理参数与性能指标直接决定了未来聚变堆的约束能力。该磁体长21米、宽12米、高3.3米,总重量达582吨,体积是国际热核聚变实验堆(ITER)同类TF磁体的1.3倍,储能是其3倍。中国科学院合肥研究院等离子体所研究员武玉指出:“它的功能是约束等离子体,使等离子体在真空室内,不打在壁上。16个线圈组成环,会产生6.5特斯拉的磁场。”该磁体历时6年攻关,实现了从设计、材料、制造到测试的全链条自主可控,申请授权专利47项,制定标准14项。
高温超导中心螺管线圈的技术突破点是什么?
高温超导中心螺管线圈磁体是紧凑型聚变能实验装置的核心驱动部件,其性能直接影响等离子体电流的感应与约束形态的动态调节。实测数据显示,该线圈稳定载流达到60千安,储能6.03兆焦,最大磁场变化率每秒5.1特斯拉,接头电阻仅0.87纳欧。项目团队创新采用了应力分散强力支撑结构与高低温混合磁体设计方案,攻克了聚变堆高稳定性磁体设计、大电流高温超导导体研制等十余项关键技术难题。该磁体从超导材料、结构设计到成套制备工艺均已实现完全国产化,核心性能达到国际领先水准。
为何说核聚变已进入“工程验证大年”?
可控核聚变已被明确写入国家“十五五”规划纲要,并列入未来产业重点发展方向。此次两项超导磁体的突破,并非孤立的科研成果,而是我国核聚变工程化能力系统性提升的标志。国家重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统综合研究设施”(CRAFT)是承载这些核心部件验证的平台。行业分析普遍认为,2026年至2030年将是核聚变技术从实验室走向工程验证的关键窗口期,超导磁体、第一壁材料、氚自持等核心子系统将陆续进入集成测试阶段。
产业链各环节的市场空间有多大?
核聚变产业链涵盖上游超导材料、特种金属、精密制造,中游磁体系统、真空室、加热系统集成,以及下游的能源运营与服务。国际能源署(IEA)预测,到2030年,全球核聚变市场规模将接近3.5万亿元人民币。美国能源部发布的《聚变科学与技术路线图》则将2030年代中期设定为商业化应用的冲刺节点。在国内,随着CFETR(中国聚变工程试验堆)等国家重大项目的推进,仅超导磁体及相关低温系统的市场规模,在工程验证阶段就可能达到千亿级别。
核心技术100%国产化意味着什么?
此次突破最显著的意义在于实现了“全链条国产化”。环向场磁体使用的铌三锡超导体,以及高温超导中心螺管线圈使用的钇钡铜氧带材,其制备工艺和批量生产能力均已自主掌握。这不仅意味着我国在聚变堆最昂贵、技术门槛最高的超导磁体环节不再受制于人,更重要的是为未来商业化聚变电站的成本控制和供应链安全提供了根本保障。项目团队负责人表示,这两套核心超导磁体的接连突破,为我国建设聚变堆进一步筑牢超导工程基础,有力提升聚变堆建设自主研发与工程建造能力。
距离商业发电还有哪些挑战?
尽管超导磁体取得突破,但可控核聚变实现商业发电仍面临多重工程与科学挑战。首要挑战是氚自持循环,即实现燃料氚在反应堆内的自给自足。其次,面向聚变堆环境下抗中子辐照的第一壁材料,其研发与寿命验证仍需时间。此外,将等离子体约束时间、密度和温度提升至“点火”条件并维持稳态运行,仍需在EAST、HL-2M等现有装置上积累更多实验数据。行业共识是,在最佳情景下,示范堆建设可能在2030年代后期启动,商业堆并网发电则有望在2050年前后实现。
国际竞争格局正在发生什么变化?
全球核聚变竞赛已进入白热化阶段,呈现“多技术路线并行,私营资本涌入”的新特征。除了以ITER为代表的国际托卡马克路线,美国多家私营公司如Commonwealth Fusion Systems(采用高温超导磁体)、TAE Technologies(采用场反位形)等获得了数十亿美元的风险投资,并设定了激进的商业化时间表。我国在保持托卡马克路线国际领先地位的同时,也在探索Z箍缩、激光惯性约束等 alternative 技术路径。此次超导磁体的突破,巩固了我国在国际聚变工程领域的领先地位,并为参与未来全球能源技术标准制定增添了重要筹码。
对相关产业投资的启示是什么?
对于关注前沿科技投资的机构与个人而言,核聚变产业的长期确定性正在增强,但投资逻辑需要区别于传统成熟行业。投资应聚焦于具备核心子系统攻关能力、参与国家重大科技基础设施建设的科研院所转化实体及配套企业。超导材料制备、特种焊接、精密加工、低温工程等“卖水人”环节,因其技术通用性强,可能更早实现规模化收入。投资者需清醒认识到,核聚变商业化是长达数十年的马拉松,技术路线存在不确定性,当前阶段更适合具有长期视野、能够承受高风险的国家资本、产业资本及部分前瞻性风险投资进行布局。
