2024年世界聚變展望

子能機構20242024“聚變能的

前言今年，我還邀請了一批國際專家來確定了一系毅力?！比祟愔腔酆鸵懔Α！痹幽軝C構總干事拉斐爾·馬里亞諾·格羅西今天，聚變能的發(fā)展勢頭已不可否認。受這一進展的啟發(fā)，我去年推出了國際原子能機構《世界聚變展望》，作為跟蹤聚變能最新發(fā)展的全球綜合參考。這份出版物得到了積極反饋，我很欣慰。聚變能的歷程見證人類智慧和毅力。為了更好地支持這一歷程，我設立了世界聚變能小組，作為專門促進跨領域協(xié)作的一項全球倡議。我們這個工作組不僅抱負遠大，而且目標清晰，就是要加快聚變能的研究、發(fā)展、示范和應用。我們正通過匯聚工業(yè)界、政府、學術界和監(jiān)管機構，團結一致追求共同目標，為一個有凝聚力的聚變能社區(qū)奠定基礎。在這項事業(yè)中，各國政府發(fā)揮著關鍵作用。戰(zhàn)略性公共投資、強有力的政策支持和國際合作對于聚變能從實驗室到電網(wǎng)的過渡至關重要。全球聚變社區(qū)的成功取決于這些堅持不懈的努力。我鼓勵建立與風險相稱的監(jiān)管框架，務必清晰明確，以加快聚變能的發(fā)展并吸引對該部門的投資。

列聚變關鍵要素，為全世界的科學家、工程師、管理者、企業(yè)家、政策制定者和利益相關者提供中短期的全面路線圖和寶貴的指導。隨著聚變能進入關鍵階段，我們必須加強所有部門的努力：開發(fā)賦能技術和材料，加強公私合作模式，利用私營資本實現(xiàn)商業(yè)可行性，以及培養(yǎng)一支全球性職工隊伍。聚變能不僅需要系列廣泛的專門知識，還需要從技術工人到法律、政策和溝通方面的專業(yè)人員，他們都將為全球經(jīng)濟做出貢獻。投資聚變能研究及其商業(yè)化有望帶來巨大的經(jīng)濟效益，遠遠超過脫碳的潛力。聚變衍生技術可應用于醫(yī)療保健、空間推進、工業(yè)成像、地熱鉆探和核廢物管理等領域，開辟能源生產(chǎn)以外的新商機。隨著我們對這項突破性技術錯綜復雜的各個方面的探索，我們堅定不移地決心：利用聚變能電力，建設一個可持續(xù)發(fā)展、繁榮與和平的世界。聚變時代不再只是一個愿望，而已成為我們觸手可及的現(xiàn)實，我們將共同實現(xiàn)夢想。今年的國際原子能機構《世界聚變展望》不僅僅是跟蹤發(fā)展情況和主要成就，還重點介紹了新興電廠概念、預計發(fā)展時間表、政策框架以及公共和私人投資趨勢。報告還涵蓋了研究成果指標，并提供了地區(qū)和部門展望。我相信，國際原子能機構《世界聚變展望》將繼續(xù)成為能源、政策和研究部門利益相關方努力推動聚變能發(fā)展的寶貴導則?！?·馬里亞諾·格羅西觀點“從長遠來看，聚變和平與安全的可持續(xù)能的發(fā)展是一個潛和平與安全的可持續(xù)能的發(fā)展是一個潛意大利副總理兼外交與國際合作部部長安東尼奧·塔亞尼合作部部長安東尼奧·塔亞尼

聚變能：史無前例的挑戰(zhàn)、未來的機遇我們很榮幸能夠共同組織和主辦世界聚變能小組首屆部長級會議。這次活動體現(xiàn)了意大利政府對國際合作的支持，以及我們對技術進步的長期承諾：技術進步是發(fā)展、福祉和繁榮的關鍵推動力。在當前地緣政治日益動蕩的情況下，能源安全是優(yōu)先事項。從政治角度看，聚變能具有應對這些挑戰(zhàn)和確保能源獨立的巨大潛力，同時還能緩解與化石燃料開采相關的地緣政治緊張局勢。觀點我想，世界上仍然缺乏高效電力基礎設施的廣大地區(qū)由此可以更好地使用電力。“對創(chuàng)新的核部門開發(fā)新技術可能是能源轉型和應對氣候變化道路上的重要一步。核能已作為一種清潔“對創(chuàng)新的

意大利一直處于核能領域技術研究和創(chuàng)新的前沿，開發(fā)了首座核反應堆，意大利物理學家恩里科·費米由此奠定了現(xiàn)代核物理學的基礎。

獻。學術合作、教育和職業(yè)培訓是核心，加上私營部門的參與，共同構成了我們對發(fā)展伙伴特別是非洲發(fā)展伙伴的新方案。這一立場也是意大利擔任七國集團主席國和我們在歐洲層面的行動的能源納入了歐洲聯(lián)盟的分類法，我認為我們不能錯過新一屆歐洲

核心。這一點非常重要，因為核能立法機構啟動帶來的機會。為了減少對化石燃料的依賴，我們必須考慮多樣化的能源結構，其中聚變電力與可再生能源、氫和小型模塊堆等新興核技術共存。這也將對能源費用產(chǎn)生積極影響，提高我們的企業(yè)競爭力，促進經(jīng)濟增長。換言之，從長遠來看，聚變能的發(fā)展是一個潛在的轉折點，也是實現(xiàn)和平與安全的可持續(xù)未來的重要手段。對創(chuàng)新的推動和投資的增加即將使聚變能成為現(xiàn)實。意大利希望憑借眾多公共和私營實體的專門技術，繼續(xù)走在這一領域的前列。其關鍵是在技術、科學和資金方面的努力。促進國際合作和公私合作模式至關重要，目的是匯集急需的巨額投資，并將先進的基礎設施和高度專業(yè)化的專門知識投入共同使用。這也是世界聚變能小組的目標，該小組將在防止這項科學工作變成新的地緣政治競技場方面發(fā)揮至關重要的作用。

推動和投資如今，我們的國家新技術、能源和可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展局（新技術、能源和可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展局）是聚變能領域的牽頭研究機構，其位于弗拉斯卡蒂的研究中心是公共、私營和學術部門之間良性合作的一個明顯范例。我還想到了我們的領先能源公司，是它們使我們的創(chuàng)新努力超越了國界，參與了許多革新型項目。意大利愿意分享其專門知識，為大幅縮小工業(yè)化國家與發(fā)展中國家之間的知識差距做出貢

和聚變能的新時代有賴于年輕的科學家和工程師盡其所能地努力奮斗。前路漫漫，錯綜復雜，而且風險很大。我們必須意識到，我們今天的選擇將決定未來世界的社會、經(jīng)濟和地緣政治格局。讓我們共同努力，為后代創(chuàng)造美好未來?！鲇^點源和環(huán)境政策方面的現(xiàn)有承諾。這包括到2050現(xiàn)溫室氣體凈零排放，將全球溫升幅度限制在1.5攝快能源轉型。長的能源需求，促進可持續(xù)發(fā)展。聚變能有可能為這一挑戰(zhàn)提供永久解決方案。長吉爾伯托·皮切托·弗拉廷

成功的聚變能生產(chǎn)可帶來巨大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益，是一種潛在的零排放、安全可靠且?guī)缀鯚o限的清潔能源。未來聚變電廠的商業(yè)化前景促使各國政府、歐洲聯(lián)盟和世界各地公司資助的大型研究計劃會在未來十年內開發(fā)示范設施。國際合作將加速聚變技術的開發(fā)和驗證，更加需要全球參與解決研究挑戰(zhàn)，開發(fā)國際供應鏈和職工隊伍。方案的制訂，吸引了來自私營實體和政府的大量投資。一些公司計劃在2040年至2050年間建造能夠發(fā)電的聚變電廠，早于公共研究計劃設想的本世紀中觀點“我們都認識到，

2023年9月21日，我建立了國家可持續(xù)核能平和能源安全等全永久意大利環(huán)境與能源安全部部長吉爾伯托·皮切托·弗拉廷國際熱核實驗堆宣布計劃擴大其公私合作模式的方案，讓私營部門公司參加聚變倡議，讓積極參與聚來，方能優(yōu)化經(jīng)驗和技能。在意大利擔任主席國的七國集團峰會期間，七個成員國的領導人回顧了《七國集團氣候、能源和環(huán)境部長會議公報》（都靈公報）中的承諾，將聚變能列入應對全球挑戰(zhàn)的合作領域，并承諾建立七國集團聚變能工作組。這進一步表明，人們日益認識到聚變能在實現(xiàn)長期能源安全和氣候目標方面的重要作用。

臺，讓核領域的主要科學組織和公司承擔起制定可能路線圖的任務，重新考慮將核電生產(chǎn)作為意大利能源結構中一種可交付的脫碳能源。這個平臺評定了將促成意大利自2035年起啟用核能的公用事業(yè)和可行性，目標是支持可再生能源的全面部署，同時重點關注聚變能的研究與發(fā)展及中長期部署。結果，意大利國家能源和氣候計劃根據(jù)國家可持續(xù)核能平臺的核數(shù)據(jù)和分析，重新考慮將核能作為意大利能源結構的一部分，其中納入可持續(xù)的裂變技術（如小型模塊堆、先進模塊堆和微型反應堆），同時包括聚變能從2050年左右開始可能做出的貢獻。40公共研究實體和相關行業(yè)仍在繼續(xù)投資和發(fā)展核技術研究，包括聚變能。因此，意大利現(xiàn)在可以利用其研究組織、學術界、公司和成熟產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的技術專門知識和能力，打造一個強大的聚變產(chǎn)業(yè)，作為有緊密協(xié)調的國家框架的一部分。局）已為促進聚變技術進步協(xié)調了21個國家合作伙確定的國際熱核實驗堆系統(tǒng)和部件開發(fā)合同超過15工作。最近，國有企業(yè)RSE也開始從事慣性約束聚變材料開發(fā)；憑借這項專門知識，RSE正在成為聚變能開發(fā)領域的重要國際合作伙伴。意大利擁有多座聚變實驗研究設施，包括羅馬附近弗拉斯卡蒂和亞平寧山脈北部布拉西莫尼的新技術、能源和可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展局研究中心、帕多瓦的RFX聯(lián)合體以及米蘭的國家研究委員會等離子體科學技術研究所。這些設施都極大地促進了聚變能領觀點域的科學進步。新的偏濾器托卡馬克試驗研究設施正在弗拉斯卡蒂的新技術、能源和可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展局研究中心建造，這是新技術、能源和可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展局、能源公司—埃尼公司以及意大利各研究所和大學組成的公私聯(lián)合體的一部分，目的是為未來的聚變設施驗證偏濾器技術。埃尼公司是第一批投資聚變技術的能源公司之一，早在2018年便成為聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司的戰(zhàn)略股東，旨在加速聚變產(chǎn)業(yè)化。為了找到驗證聚變能可行性方面的其余挑戰(zhàn)的解決方案，我們必須通過尋找加強研究與發(fā)展的新伙伴關系，鼓勵公私合作模式，推動聚變發(fā)展創(chuàng)新和資源共享，來拓展國際合作的范圍。隨著聚變從一項科學事業(yè)走向產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實，但同時還有技術空白需努力填補，我們必須繼續(xù)支持全球聚變事業(yè)迄今為止特有的協(xié)作和基礎設施共享這一積極氛圍。為了促成有效的技術轉讓并支持聚變市場的全球增長，需要具備針對聚變電廠工藝和產(chǎn)品的明晰的知識產(chǎn)權框架。同時，我想強調制定新監(jiān)管方案的重要性，目的是確保與聚變非常有限的危害成比例的高水平安全。這些方案應考慮到這項新興技術的創(chuàng)新性，以便能夠安全部署和運行聚變電廠。各國政府、原子能機構和各安全主管部門之間的國際協(xié)作對于聚變前沿國家之間的監(jiān)管協(xié)調方案至關重要，將為聚變部門提供其所需的可預測性和信心。意大利的地理位置使其未來可以成為地中海聚變能中心，作為“馬太計劃”的一部分，它將自己定位為應對地區(qū)能源安全和可持續(xù)性挑戰(zhàn)以及促進能力建設的領導者。意大利愿意為支持阿爾及利亞、埃及、摩洛哥和突尼斯等國推進聚變技術而分享其廣博的知識和專業(yè)技能。有針對性的職工隊伍發(fā)展和教育計劃可以為發(fā)展隨后能擴展到聚變應用的技能提供切入點。

意大利擁有幾乎獨一無二的科學、技術、工程和工業(yè)技能組合，這使其能夠在意大利和歐洲聚變設施的開發(fā)和建造中發(fā)揮領導作用。為此，意大利很榮幸能夠共同主辦世界聚變能小組首屆部長級會議。該小組將在這一關鍵時刻發(fā)揮催化劑的作用，這一時刻的團結一致努力對于快速推動聚變能的發(fā)展至關重要。隨著全球追求聚變能的勢頭日盛，這項技術為未來提供豐富、清潔和可持續(xù)能源解決方案的潛力也日益明顯，七國集團認識到了這一點。聚變領域最近的突破引發(fā)了各利益相關方的極大興趣和投資。“氣候公約”締約方大會第29屆會議前夕在意大利舉行的世界聚變能小組成立會議是全球尋求先進能源解決方案的關鍵時刻。會議旨在最大限度地擴大聚變能討論在更廣泛國際氣候談判框架內的影響力和知名度。世界聚變能小組不僅將強調聚變能科學進步的重要性，還將促進這一變革性技術的國際合作與投資，目標是在塑造能源未來、確保實現(xiàn)全球氣候目標、確保長期可持續(xù)能源生產(chǎn)方面發(fā)揮關鍵作用。意大利期待在全球范圍內推進聚變能，并致力于支持和資助該領域的研究和創(chuàng)新。意大利朝氣蓬勃的聚變能計劃將涉及意大利的眾多研究組織、學術界及相關產(chǎn)業(yè)，并將與原子能機構開展國際合作。意大利歡迎并將繼續(xù)大力推動原子能機構及其成員國在聚變能領域的工作?！鲋轮x國際原子能機構《2024年世界聚變展望》由SayedAshraf負責協(xié)調。本出版物由MatteoBarbarino主持編寫。參與起草和審查的人員A.Anikeev 國家原子能公司（俄羅斯聯(lián)邦）V.Artisiuk 國際原子能機構M.Ascic 國際原子能機構S.Ashraf 國際原子能機構M.Barbarino 國際原子能機構J.Barton Helion能源公司（美利堅合眾國）C.Bellehumeur Stellarex公司（美利堅合眾國）G.Catena 高斯聚變公司（德國）W.ChaeKim 韓國聚變能研究所（大韓民國）C.Cheong 英國原子能管理局（英國）J.Donovan 國際原子能機構G.Federici 歐洲聚變聯(lián)盟（德國）M.Finnerty 國際原子能機構N.Ganzarski nT-Tao（以色列）A.Goodman TAE科技公司（美利堅合眾國）A.Jasper Zap能源公司（美利堅合眾國）D.Johnson 通用聚變公司（加拿大）T.Kaneko 國際原子能機構T.Ma 勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（美利堅合眾國）P.ObengOforiwaa 國際原子能機構T.Paluska 聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司（美利堅合眾國）F.Sciortino 比鄰星聚變公司（德國）W.Solomon 通用原子公司（美利堅合眾國）L.Str?mstedt 諾瓦特倫聚變集團（瑞典）I.Subbiah 聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司（美利堅合眾國）J.Surrell 朗維尤聚變能源系統(tǒng)公司（美利堅合眾國）R.Wagner 國際原子能機構S.White 托卡馬克能源公司（英國）S.Wurzel 聚變能基地（美利堅合眾國）N.Yoshimura Helical聚變株式會社（日本）S.Yoshiteru 量子科學技術研究開發(fā)機構（日本）G.Zhang 中國科學技術大學（中國）本出版物得到了日本政府的寶貴支持。17

1電廠方案2945 展望63最新進展和突破1首個慣性約束聚變概念激光的發(fā)明JanusArgusShivaNova(30kJ)國家點火裝置的關鍵決定裝置重復國家點火點火四次裝置重復

國家點火裝置（NIF）繼續(xù)取得進展自2022年12月聚變能點火取得突破[1]以來，美利堅合眾國（美國）勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的研究人員已將這一成果成功復制了至少四次。2023年和2024年初的四次后續(xù)實驗實現(xiàn)了重復點火。最近一次點火還產(chǎn)生了創(chuàng)紀錄的5.2兆焦耳能量輸出，能量增益超過2?！?莫爾國家實驗室，美國）。家點火裝置·利弗3莫爾國家實驗室，美國）。國家點火裝置運行(1.9MJ)自持燃燒等離子體按勞森判據(jù)實現(xiàn)點火1.5>2日2021年8月8日2022年12月5日2023年7月30日2023年10月8日2023年10月30日2024年2月12日國家點火裝置運行(1.9MJ)自持燃燒等離子體按勞森判據(jù)實現(xiàn)點火1.5>2日2021年8月8日2022年12月5日2023年7月30日2023年10月8日2023年10月30日2024年2月12日 11創(chuàng)造世界退役工作

運了40年之后，歐洲聯(lián)合環(huán)（JET）在2023年全年開展了最后的氘-氚實驗，然后啟動了退役工作，這將持續(xù)到2040年左右。歐洲聯(lián)合環(huán)的退役使得可以分析真空室內材料在運行期間隨著時間推移而發(fā)生的變化，由此將可為聚變社區(qū)提供寶貴信息。在2023年12月的最后實驗中，歐洲聯(lián)合環(huán)實現(xiàn)了一個突破性的里程碑[2]?？茖W家們將自持聚變維持了5秒，以最少的燃料產(chǎn)生了69兆焦耳的能量，創(chuàng)造了世界紀錄。他們探索了一些創(chuàng)新技術，如反轉等離子體形狀以加強對其約束。此外，他們還故意將等離子體破裂時產(chǎn)生的高能電子束射向內壁，以增進對束控制和損傷機理的理解?！?1統(tǒng)圖 27鳥瞰圖22實驗堆邁進基線

國際熱核實驗堆（ITER）項目經(jīng)歷了過渡期，現(xiàn)正按照新的項目基線向前推進。關鍵部件的維修正在按計劃進行。建造、制造、組裝和系統(tǒng)調試工作繼續(xù)取得進展。經(jīng)過一年多的審查，2024年6月，向國際熱核實驗堆理事會提交了一份新的基線提案，該提案現(xiàn)已成為暫定參考時間表。5發(fā)現(xiàn)若干真空室扇段斜削接頭的幾何尺寸不符合標準而且熱屏蔽層冷卻管上有氯化物腐蝕裂紋，并進行了分析，同時展開了維修，這使得國際熱核實驗堆托卡馬克的組裝工作放緩。與此同時，對根本原因進行了評定，包括對項目質量文化的自查，從而進行了重組，以便為未來挑戰(zhàn)做好準備。與法國核安全管理局進行了廣泛討論，以加強與國際熱核實驗堆許可證審批工作同時進行的安全驗證。同時，供電系統(tǒng)、低溫設備和冷卻水系統(tǒng)均已安裝并基本完成調試。所有極向場和環(huán)向場線圈以及大部分的中心螺線管模塊和其他主要部件均已交付?！?1過去一年的最大任務就是將這些要素整合到一個實際可行的最新項目基線當中。由此產(chǎn)生的提案合并了先前設想的組裝和運行階段。通過在初步運行前將偏濾器、屏蔽塊、犧牲性第一壁和其他降低風險的部件整合到一個更完整的裝置當中，并在安裝前對一些環(huán)向場和極向場線圈進行充分測試，可降低技術和運行風險。2034年開始研究運行后，也將開啟大量有關氫和氘-氘等離子體的實驗，為期27個月，以期在2036年最終實現(xiàn)以全磁能和等離子體電流（15兆安）長脈沖運行托卡馬克。研究運行階段的開始將在很大程度上驗證工業(yè)規(guī)模的聚變運行所需各種系統(tǒng)的集成情況。氘–氚運行階段的開始時間將比之前的基線推遲四年，即從2035年推遲至2039年?！?段件行定位）的過程中發(fā)揮著至關重要的圖片來源：國際熱核實驗堆，7

氘–沖運行能沖運行2039年開始氘–氚運行1以來取得的更多進展機構《世界聚變展望》1以來取得的更多進展JT-60SA托卡馬克產(chǎn)生了第一等離子體[3]。這臺四層樓高的裝置可將等離子體加熱到兩億攝氏度并維持約100秒，遠遠超過了以前的大型托卡馬克。JT-60SA中的等離子體與計劃用于國際熱核實驗堆的等離子體非常相似，物理學家可以利用它來研究等離子體穩(wěn)定性及其如何在長時間尺度上影響聚變功率輸出，從而提供可適用于未來托卡馬克的經(jīng)驗教訓。同樣在日本，日本六所村安裝了國際聚變材料輻照設施（IFMIF）線性原型加速器。中國的先進超導托卡馬克實驗裝置（EAST）實現(xiàn)了403秒的

穩(wěn)態(tài)高約束長脈沖等離子體運行[4]。這一成就提高了先進超導托卡馬克實驗裝置在2017年創(chuàng)造的101秒的原始記錄。在高約束等離子體運行期間，粒子的溫度和密度大大提高，這將提高未來聚變電廠的發(fā)電效率。同樣在中國，由于加熱、運行、控制、診斷和供電系統(tǒng)的升級，環(huán)流三號（HL-3）托卡馬克首次在高約束模式下運行，等離子體電流達到100萬安培?！鲰n國聚變能研究所的研究人員在努力改進韓國超導托卡馬克先進研究裝置（KSTAR）創(chuàng)造了48秒達到一億攝氏度高溫的

紀錄，并將等離子體高約束模式維持了100多秒。這一成就是繼2021年將等離子體高約束模式維持30秒之后的又一里程碑，標志著聚變能研究取得了重大進展。韓國超導托卡馬克先進研究裝置的目標是到2026年實現(xiàn)將一億度高溫等離子體維持300秒鐘。根據(jù)國際熱核實驗堆用鎢偏濾器取代鈹偏濾器的決定，韓國超導托卡馬克先進研究裝置現(xiàn)在運行時便采用了鎢偏濾器?！? 22234科學技術研究開發(fā)機構，日本）。盟（歐盟運托卡J-0A來源：洲聯(lián)34科學技術研究開發(fā)機構，日本）。所，大韓民國）。克研馬所，大韓民國）。西子·的羅片來9中國）。來源：中國科學院等離子體物理研片9中國）。 11意大利偏濾器托卡馬克試驗（DTT）設施的建造繼續(xù)取得進■

與韓國超導托卡馬克先進研究裝置類似，法國鎢環(huán)境穩(wěn)態(tài)托卡馬克（WEST）位于法國可替代能源和原子能委員會的卡達拉奇場址，采用鎢偏濾器，也已成功開始運行。在最初的實驗活動中，通過一系列各持續(xù)約一分鐘的等離子體脈沖產(chǎn)生了高中子通量，證明了這一新部件的耐久性和性能。此外，在一次協(xié)作努力中，法國可替代能源和原子能委員會與美國普林斯頓等離子體物理實驗室的研究人員實現(xiàn)了一個

重要的里程碑，將約5000萬攝氏度的聚變等離子體維持了創(chuàng)紀錄的六分鐘[5]。與之前的嘗試相比，此次突破與多注入15%的能量和將等離子體的密度增加了一倍有關，并突顯了鎢包殼聚變裝置在未來商業(yè)聚變電廠中的潛能?！?12112（聯(lián)化體，意大利）。和原子能委員會，法國）。托卡馬克（圖片來源：法國可替代能源體，意大利）。和原子能委員會，法國）。1由通用原子公司為美國能源部運營的美國國家聚變設施DIII-D已完成重大升級，包括新的等離子體控制系統(tǒng)、先進的診斷工具、改進了加熱和電流驅動系統(tǒng)并增強了偏濾器系統(tǒng)。這些升級為DIII-D配備了多種先進工具，使其能夠以符合聚變電廠需求的方式運行。就在此次升級之前，DIII-D的實驗實現(xiàn)了此前從未曾同時實現(xiàn)過的燃料高密度和12SR美國）。 2置組裝的SA亞諾·格羅西參觀準備進行2 32313高約束模式相結合[6]。這種運行機制滿足了全球許多聚變電廠設計中的關鍵要求，并為生產(chǎn)在經(jīng)濟上具有吸引力的聚變能開辟了一條潛在道路。此外，在DIII-D的實驗中，普林斯頓等離子體物理實驗室的研究人員證實，他們的人工智能模型經(jīng)過僅就以往實驗數(shù)據(jù)進行的訓練后，可以最多提前300毫秒預測潛在的等離子體不穩(wěn)定性（亦即“撕裂模式不13

穩(wěn)定性”）[7]。人工智能控制器能夠在不穩(wěn)定性出現(xiàn)之前進行預測并加以避免，為能夠在聚變電廠實時支持穩(wěn)定、高功率等離子體機制的控制器鋪平了道路?！雎?lián)邦聚變系統(tǒng)公司（CFS）為產(chǎn)生凈科學能量增益而規(guī)劃的托卡馬克—SPARC的建造場址已穩(wěn)步取得進展。隨著真空室運抵，該項目達成了一個重要的里

程碑。SPARC預計將于2025年投入運行，驗證凈科學能量增益。繼SPARC之后，后續(xù)項目ARC預計將于21世紀30年代中期完工，以驗證電力生產(chǎn)。■美國）。等離子體控制診斷設備（圖片來DII-，美國）。等離子體控制

工智用于聚變能2美國）。Fa司，2美國）。2260量115Zap能源公司的Z箍縮實驗115（FuZE）實現(xiàn)了1-3千電子伏[8]的等離子體電子溫度，即超過了1000萬攝氏度。該裝置的性能已達到可與世界領先的聚變實驗裝置相媲美的水平。與此同時，基于相同技術的聚變電廠的開發(fā)也在進行中?！瞿芰科纥c開發(fā)的開創(chuàng)性高溫超導（HTS）托卡馬克裝置—洪荒70（HH70）已獲得其第一等離子體。該裝置環(huán)向磁場的場強為0.6特斯拉，大半徑為0.75米，磁體系統(tǒng)由26個高溫超導磁體構成。展望未來，能量奇點正在規(guī)劃其下一代強磁場高溫超導托卡馬克裝置洪荒170（HH170），其目標是實現(xiàn)氘-氚等效能量增益大于10?！鲭姀S在加拿大、中國、德國、以色列、日本、大韓民國、俄羅斯聯(lián)邦、瑞典、英國和美國，至少有20個聚變電廠概念處于不同的開發(fā)階段，目標完成日期都在21世紀20年代末至50年代中期之間。各國政府、私營公司和一些公私合資企業(yè)正在開發(fā)這些概念。1717聚變中試廠成功指標[9、10]類別 指標100-500

通用聚變電廠（通用聚變公司，加拿大）通用聚變公司的目標是在21≥50（電）峰值發(fā)電量

世紀30年代早中期建成世界上第Qe>1 a

一座磁化靶聚變電廠。由于聚變多環(huán)境周期運行范圍7.面向等離子體部件在同類首座聚變電廠典型環(huán)境中可抵御燃料和灰燼7.面向等離子體部件在同類首座聚變電廠典型環(huán)境中可抵御燃料和灰燼氦灰所造成的損壞11.明確界定的氚問責制以及能夠滿足問責制要求的分析方法109.氚庫存≤1千克8

裝置中的液態(tài)金屬襯里由活塞陣列進行機械壓縮，聚變條件以短脈沖實現(xiàn)，而非形成一個持續(xù)的過程。這種獨特的設計不需要超導磁體或激光陣列，旨在解決材料降質、燃料生產(chǎn)、能量捕集和商業(yè)化的成本障礙等問題。按照目前的設計，通用聚變電廠將通過兩臺150兆瓦的裝置串聯(lián)運行，產(chǎn)生約300兆瓦（電），從而提供具有成本競爭力的零碳電力?？紤]因素經(jīng)濟性減少氚釋放C級以上廢物活化廢物的退役50-60

2024年1月，同行評審的結果證實，通用聚變公司可以實現(xiàn)商業(yè)電廠所需的平穩(wěn)、快速和對稱聚變電廠環(huán)境周期包括安裝核心部件、電廠運行至這些部件降質，然后實施維護以繼續(xù)運行。雖然這個周期的持續(xù)時間并未精確界定，而且可能因設計而異，但在同類首座聚變電廠需要維護或維修之前，這個周期通常約為全功率運行一年。說明：指標列灰色部分針對氘-氚聚變電廠。1921927聚變電力系統(tǒng) 雪崩能源公司、藍色激光聚變公司、Helion能源公司、京都聚工程公司、勞倫斯維爾等離子物理公司聚變項目、磁慣性聚變技術公司、nT-Tao、Openstar技術公司、普林斯頓聚變系統(tǒng)公司

Acceleron聚變公司、聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司、Deutelio公司、Ex-Fusion公司、第一光聚變公司、Fuse公司、通用原子公司、通用聚變公司、HB11能源公司、Helical聚變株式會社、朗維尤聚變能源系統(tǒng)公司、Marvel聚變公司、Nearstar聚變公司、NK實驗室、諾瓦特倫聚變集團、Openstar技術公司、比鄰星聚變電廠、Realta聚變公司、復興聚變公司、Stellarex公司、TAE科技公司、泰拉聚變能源公司、Thea能源公司、托卡馬克能源公司、TypeOne能源集團、Xcimer能源公司、Zap能源公司 的液腔壓縮。2024年3月，該公司還通過開發(fā)專有代碼，在商用裝置的液態(tài)金屬襯里建模方面取得了突破，從而能夠對電廠的各種設計和配置進行測試。中國聯(lián)合體、新奧科技發(fā)展有限公司、聚焦能源公司、高斯聚變公司、新奧聚變公司、中國聯(lián)合體、新奧科技發(fā)展有限公司、聚焦能源公司、高斯聚變公司、新奧聚變公司、歐洲聚變聯(lián)盟、韓國聯(lián)合體、俄羅斯聯(lián)合體LaserFusionX、英國工業(yè)聚變解日本聯(lián)合體、閃耀技術公司印度聯(lián)合體決方案有限公司19（圖片來源公司，加拿大）。5435431中國）。1中國）。2323片來源：歐洲聚變聯(lián)盟，德國）。 學， usGG變公司，德國）。中國聚變工程實驗堆（中國聯(lián)合體，中國）中國聚變工程實驗堆（CFETR）是一個基于傳統(tǒng)托卡馬克設計的聚變電廠概念，目前正由一個國家聯(lián)合體在中國開發(fā)。中國聚變工程實驗堆是中國實現(xiàn)聚變能路線圖中的下一代裝置。建造工作預計將于2040年完工。中國聚變工程實驗堆預計將彌補國際熱核實驗堆與聚變電廠之間的差距，并驗證凈電力增益和0.5的占空比。中國聚變工程實驗堆的研究和開發(fā)計劃將分為兩個階段。在第一階段，工作重點將是實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)運行和驗證氚自給自足，聚變功率達到200兆瓦。這一階段將解決與自持燃燒等離子體物理研究與發(fā)展有關的問題，以確定先進穩(wěn)態(tài)運行的可行性。第二階段將重點驗證聚變功率超過1吉瓦后的電廠相關技術。第二階段的關鍵成果就是為設計商業(yè)發(fā)電廠搭建一個RAMI1數(shù)據(jù)庫。中國聚變工程實驗堆的一些概念設計參數(shù)包括：大半徑=7.2米，小半徑=2.2米，等離子體拉長比κ95=2，等離子體電流=14兆安，軸磁場強度=6.5特斯拉，歸一化貝塔值βN=2.3，預計科學能量增益Qsci=20。歐盟示范聚變電廠（歐洲聚變聯(lián)盟，歐盟）歐盟示范聚變電廠（EU-DEMO）是歐洲聚變能發(fā)展聯(lián)盟（歐洲聚變聯(lián)盟）正在開發(fā)的一個基于傳統(tǒng)托卡馬克設計的聚變電廠概念。在歐洲聚變發(fā)電路線圖中，歐盟示范聚變電廠是繼國際熱核實驗堆之后的又一座設施。該項目目前正處于概念設計階段，預計將于2050年之前開始運行。歐盟示范聚變電廠的目標是通過產(chǎn)生約500兆瓦（電）的凈電力來驗證聚變能在技術和經(jīng)濟上的可行性，并實現(xiàn)氚自給自足。目前正在圍繞幾種設計方案展開研究。這些方案將對電廠的若干項技術產(chǎn)生影響，其中包括偏濾器配置和增殖包層解決方案等。歐盟示范聚變電廠的預先概念設計預計該設施的大半徑約為9米，聚變功率約為2吉瓦。目前關注的重點是要最大限度地縮小裝置尺寸和降低技術風險，以便及早部署。

GaussGIGA（高斯聚變公司，德國）高斯聚變公司的目標是到2045年，以仿星器設計為基礎設計并開發(fā)出一座吉瓦級聚變電廠GaussGIGA。該項目將通過與一些國家和歐洲研究機構的公私合作模式來實施。目前的基礎設計具有相對較高的長寬比，截面與國際熱核實驗堆類似，允許使用各種磁體和真空室，而這些都在該行業(yè)的生產(chǎn)、運輸和安裝能力范圍內。高斯聚變公司計劃繞過對中間實驗或示范裝置的需求，加快部署。將利用同類首座聚變電廠的多階段調試過程來實現(xiàn)這一目標。調試工作預計將分階段進行，每個階段都旨在收集最大量的數(shù)據(jù)，并促成持續(xù)的業(yè)務擴展和升級。該過程將從初始等離子體裝置開始，隨后是示范遠程維護系統(tǒng)，再過渡到具有氚處理能力的裝置，最后便是完全連續(xù)的燃料循環(huán)和發(fā)電。預計這種分階段辦法將有利于實現(xiàn)技術開發(fā)時間表的解耦，以及參數(shù)、診斷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的微調。此外，它還有助于收集關鍵材料數(shù)據(jù)?！霰揉徯蔷圩冸姀S（比鄰星聚變公司，德國）比鄰星聚變公司專注于使用高溫超導磁體技術，開發(fā)強磁場準等動力仿星器。該公司的聚變電廠概念是對德國開創(chuàng)性仿星器Wendelstein7-X（W7-X）的繼承，那一仿星器首先開發(fā)了準等動力優(yōu)化原理和磁島偏濾器方案。比鄰星聚變公司的電廠設計依靠高溫超導技術來達到傳統(tǒng)（低溫）超導磁體所無法獲得的磁場振幅，并采用了綜合計算設計來克服以往支撐結構方面的工程限制。比鄰星聚變公司的準等動力仿星器設計依靠的是高頻電子回旋共振加熱和水冷鋰鉛增殖包層。■21Tao裝置（nT-Tao，以色列）21nT-Tao是一家以色列初創(chuàng)公司，正在設計一座大概集裝箱大小的聚變電廠。該系統(tǒng)可為現(xiàn)有電網(wǎng)提供10到20兆瓦的電力，也可作為獨立且可擴展的遠程能源解決方案。nT-Tao計劃在這個十年結束前1RAMI代表可靠性、可用性、可維護性和可檢查性，描述的是一個過程，其主要目的是確保在運行階段，聚變電廠的所有系統(tǒng)都是可靠的，并可在運行條件下保持其性能和最佳可用性。完成商業(yè)原型設計。nT-Tao的解決方案依靠的是基于專有脈沖的等離子體加熱方法和基于動態(tài)穩(wěn)定環(huán)的磁室拓撲結構。nT-Tao的方案旨在縮小裝置的尺寸，以便能夠快速地開發(fā)迭代、降低成本和減少設計的復雜性?！鯤elical聚變電廠（Helical聚變株式會社，日本）Helical聚變株式會社的目標是在2034年之前開發(fā)出穩(wěn)態(tài)聚變裝置，并計劃在21世紀40年代實現(xiàn)商業(yè)化。該電廠采用以兩個螺旋線圈為特征的螺旋器配置，并結合了高溫超導體和液態(tài)金屬包層技術。這種柔韌、高電流密度的高溫超導體可用于制造緊湊型螺旋線圈。液態(tài)金屬包層可保護面向等離子體的各壁，實現(xiàn)高效發(fā)電。此外，與其他仿星器相比，螺旋器的設計更便于進行結構維護，因此特別適合商業(yè)化。這些創(chuàng)新技術有助于建造電力輸出為50-100兆瓦（電）的緊湊型聚變電廠?！鋈毡臼痉毒圩冸姀S（日本聯(lián)合體，日本）日本示范聚變電廠（JADEMO）是日本正在開發(fā)的一個基于傳統(tǒng)托卡馬克設計的聚變電廠概念。日本示范聚變電廠的目標是實現(xiàn)超過數(shù)百兆瓦（電）的穩(wěn)定電力輸出，實現(xiàn)氚自給自足，并且電廠可利用率能彌合聚變能商業(yè)化的差距。日本示范聚變電廠的核心原則包括驗證基于國際熱核實驗堆部件設計的技術可行性，并確保從脈沖運行（約小時）到穩(wěn)態(tài)運行的運行靈活性。日本示范聚變電廠的建造工作預計將于2045年之前完工，并計劃在此后不久，通過脈沖運行驗證電力生產(chǎn)。第二階段的目標是到2055年實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)運行。日本示范聚變電廠的一些概念設計參數(shù)包括：聚變功率=1.5吉瓦，大半徑=8.5米，小半徑=2.42米，等離子體拉長比κ95=1.65，等離子體電流=12.3兆安，軸磁場強度=5.94特斯拉，歸一化貝塔值βN=3.4，電流驅動功率=83.7Qsci=17.5。韓國示范聚變電廠（韓國聯(lián)合體，大韓民國）韓國示范聚變電廠（K-DEMO）是大韓民國正在開發(fā)的一個基于傳統(tǒng)托卡馬克設計的聚變電廠概片來源：n-aTao裝置

念。韓國示范聚變電廠的概念設計參數(shù)包括：大半徑為6.8米，小半徑為2.1米，環(huán)向磁場強度約為7特斯拉（使用低溫超導體），等離子體電流大于12兆安。韓國示范聚變電廠的工程設計預定于2035年完成。近期的一個重點是設計空間，已利用超級計算資源進行了探究，以研究全局參數(shù)。除基本概念外，還在研究第二種路徑，即利用高溫超導磁體做出更小、更先進的設計。■俄羅斯示范聚變電廠（俄羅斯聯(lián)合體，俄羅斯聯(lián)邦）俄羅斯示范聚變電廠（DEMO-RF）是一個基于傳統(tǒng)托卡馬克設計的聚變電廠概念，正由一個國家聯(lián)合體在俄羅斯聯(lián)邦開發(fā)。俄羅斯示范聚變電廠的建造工作預計將于2055年之前完工，其后目標是驗證凈電力增益。俄羅斯示范聚變電廠的各項功能正在開發(fā)當中。按照目前的概念設計，預計可將該設施用作一個單純的聚變能電廠，或是一座聚變-裂變混合反應堆，配有高溫超導磁體，總磁場強度大于8特斯拉，等離子體電流約為5兆安。關于第一壁和偏濾器，正在考慮采用液態(tài)金屬的面向等離子體部件。此外，俄羅斯聯(lián)邦計劃開發(fā)一座名為示范聚變電廠聚變中子源的聚變-裂變混合反應堆。該反應堆不僅要通過聚變產(chǎn)生能量，還要利用聚變產(chǎn)生的中子將非裂變鈾轉化為易裂變核材料或是對長壽命放射性廢物進行嬗變。示范聚變電廠聚變中子源計劃于2033年之前完工，是俄羅斯聯(lián)邦到2050變能的快車道戰(zhàn)略的一個關鍵組成部分。■N4（諾瓦特倫聚變集團，瑞典）諾瓦特倫聚變集團正在開發(fā)一個基于傳統(tǒng)磁鏡設計的聚變電廠概念。該公司的路線圖包括開發(fā)兩臺實驗裝置（N1和N2）、一座商業(yè)化前的示范廠（N3）和首座此類聚變電廠N4。目前，他們正在推進對N1的概念驗證，目標是在21世紀30年代末之前使N4實現(xiàn)1.5吉瓦（電）的發(fā)電量。按照設計，N4將以穩(wěn)態(tài)模式運行，有持續(xù)的燃料供應并可抽取廢氣，從而可以將電離粒子直接轉化為電力。此外，N4還可采用高溫超導磁體技術，進一步提高其性能和效率?！鰈ialia）。1托卡馬克能源公司聚變中試廠1托卡馬克能源公司，英國）2托卡馬克能源公司的聚變中試廠旨在集成、測試和驗證后續(xù)商業(yè)聚變電廠所需的所有系統(tǒng)。其設計是一個長寬比較低的托卡馬克，采用高溫超導（稀土鋇銅氧化物）環(huán)向場磁體，并旨在驗證可產(chǎn)生凈能量輸出的燃燒等離子體的持續(xù)脈沖。該項目正由一個來自美國和英國的國際團隊在美國能源部“基于里程碑的聚變發(fā)展計劃”下合作設計和開發(fā)?！?54323構，日本）。圖（圖片來源：托卡馬克能源公司54323構，日本）。

片來源：。 圖片來源：量子科學技術研究開發(fā)機11能源生產(chǎn)用球形托卡馬克（英國工業(yè)聚變解決方案有限公司，英國）能源生產(chǎn)用球形托卡馬克（STEP）原型聚變電廠旨在驗證凈能量、燃料自給自足和通向商業(yè)聚變電力的路徑，目標是在2040年實現(xiàn)首次運行[11]。能源生產(chǎn)用球形托卡馬克的團隊采用了一種基于數(shù)字集的設計方法，該方法已接受過多次概念成熟度審查和若干次獨立技術咨詢組評估。概念設計會審慎地平衡性能、成本、大小和風險，并將于2025年開始進行詳細的工程設計。英國工業(yè)聚變解決方案有限公司是英國原子能管理局集團的一家全資附屬公司，將負責交付能源生產(chǎn)用球形托卡馬克，并帶領一個公私聯(lián)盟，設計和建造這座將坐落于西伯頓的電廠，那里曾是英格蘭北部一個燃煤發(fā)電站的場址。除電廠外，能源生產(chǎn)用球形托卡馬克的任務還包括開發(fā)世界領先的聚變供應鏈，以支持聚變能的

商業(yè)化。能源生產(chǎn)用球形托卡馬克將建立新的供應商基礎結構，其中包括全廠集成商和系統(tǒng)制造商，它們可在世界各地設計和交付未來的聚變電廠?！鯝RC（聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司，美國）ARC是聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司（CFS）正在開發(fā)的一個基于傳統(tǒng)托卡馬克設計的聚變電廠概念。ARC的目的是利用高溫超導磁體技術，驗證聚變能的商業(yè)可行性。ARC將是緊湊型傳統(tǒng)托卡馬克，配備的高溫超導磁體能夠產(chǎn)生約400兆瓦（電），大半徑約為4米，小半徑約為1.2米，軸磁場強度約為11特斯拉。ARC將采用高溫超導環(huán)向場、極向場和中心螺線管磁線圈。其中部分線圈將帶有接頭，以便于拆卸和快速更換真空室，從而減輕第一壁壽期問題，并使得有可能在單個托卡馬克中更改真空室設計和更換偏濾器材料。））

2通用原子公司聚變中試廠將依靠先

來C系圖片342ARC將得益于從SPARC托卡馬克中獲得的信息和經(jīng)驗教訓，后者目前正在開發(fā)當中（2023年2開始建造），預計將于2025年完成建造，于2026投入運行，并產(chǎn)生凈科學能量增益。SPARC托卡馬克大廳的建造已接近尾聲，設備部件已運抵并于今年開始組裝。聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司披露已籌集了約21億美元的資金，現(xiàn)有全職員工800多名，致力于支持SPARC的建造、聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司磁體工廠中高溫超導磁體的制造和促進ARC的研究與發(fā)展?！?42通用原子公司聚變中試廠（通用原子公司，美國）通用原子公司聚變中試廠（GA-FPP）是通用原子公司正在開發(fā)的一個基于穩(wěn)態(tài)緊湊型先進托卡馬克設計的聚變電廠概念。這種設計方案將依靠先進的傳感器、控制算法和高性能計算機來控制等離子體、產(chǎn)生氚的碳化硅增殖包層以及為聚變等離子體提供動力所需的微波加熱?！雒绹Oli公一美國）。

北極星（Helion能源公司，美國）Helion能源公司已經(jīng)建造了六臺聚變原型機，目前正在建造第七臺，取名“北極星”。北極星標志著商業(yè)聚變能領域的一次重大飛躍，其目標是成為聚變發(fā)電的第一臺裝置。北極星所在的設施有半個足球場大小，可被視為Helion能源公司的預生產(chǎn)聚變裝置，為首座商業(yè)聚變電廠鋪平了道路。北極星總長19米，按照設計，可使用的燃料類型包括氘-氘、氘-氦-3和氘-氚。25它將以0.1赫茲或更快的重復率運行，電容器組的容量超過50兆焦耳。場強峰值可達到15特斯拉以上，相當于約1000個大氣壓。北極星將配備3800診斷系統(tǒng)和氣體過濾系統(tǒng)，以測量其性能并過濾其產(chǎn)生的產(chǎn)品?！?52朗維尤電廠（朗維尤聚變能源系統(tǒng)公司，美國）2朗維尤聚變能源系統(tǒng)公司的目標是開發(fā)一座基于激光驅動慣性約束設計的聚變電廠，并將與福陸（Fluor）公司共同進行設計。該電廠將成為供國家和國際部署的未來商業(yè)電廠示范?！鯯X0（Stellarex公司，美國）Stellarex公司成立于2022年，是根據(jù)仿星器設計開發(fā)聚變電廠的先驅。Stellarex公司與安大略電SX0，在2030凈能量增益，再完成Stellarex聚變電廠SX1能夠生產(chǎn)兆瓦（熱）和兆瓦（電）。■

達芬奇（TAE科技公司，美國）TAE科技公司自成立伊始，便一直致力于使用氫-硼進行聚變。這種燃料安全且資源豐富，可供應超過10萬年，而且世界各地均可獲得；不過，它需要保持較高溫度才能形成一個可產(chǎn)生能量的聚變等離子體。為達到這樣的性能水平，TAE科技公司開發(fā)了一個被稱為“先進束流驅動場反向位形”的專有平臺。這一方案結合了等離子體物理學和加速器物理學的最深奧原理，用于加熱和穩(wěn)定等離子體。此外，這種緊湊的線性位形有利于縮小裝置的物理尺寸，從而使其更具可擴展性和成本效益。TAE科技公司的第七代裝置達芬奇預計將成為世界上第一座氫-硼原型聚變電廠，于21世紀30年代初向電網(wǎng)提供凈電力。■1公司，美國）。11公司，美國）。（圖片來源：TAE科技公司，美國）。

設計（圖片來源：朗維尤聚變能源系

pZp能源公美國）。3Zap電廠（Zap能源公司，美國）3ZZ狀物朝著裝置的內陰極（或帶負電的一端）向下運味著單個聚變裝置可能僅3米寬，但可產(chǎn)生約50兆瓦（電），足以為一座小城市供電，而Zap能源公司的每座電廠或許都可以安裝多臺裝置?！鱿到y(tǒng)中的作用

聚變能在電力系統(tǒng)脫碳中的作用在脫碳世界中，聚變具有數(shù)萬億美元的潛在社會價值。部署規(guī)模和時間以及聚變電廠的運行，在很大程度上取決于：聚變費用（聚變電廠的主要成本動因包括設備費用、監(jiān)管考慮因素和運營和維護費用）；各地區(qū)替代低碳技術的費用和可用性；碳排放限制；經(jīng)濟和電力需求增長；27市場設計。27要實現(xiàn)聚變規(guī)?；捅仨氶_發(fā)材料并發(fā)展利基元件的制造能力，而原材料情況則又不同[12]?！霰尘胺桨竿怀鰪娬{公共和私營部門在聚變能發(fā)展計劃方面的努力29公司的激增投資目標全目標要素》

這一激增使得有必要促進全球參與，以加快科技發(fā)展，建立供應鏈和制定監(jiān)管框架。全球各國政府已開始認識到聚變能的潛力，正在大力投資研究與發(fā)展工作，以推動進展。各國正在起草國家戰(zhàn)略，包括制定初步監(jiān)管框架和加強與供應鏈的接觸，同時，還撥出大量資金，支持公共和私營部門的各項舉措。協(xié)作努力也在不斷增加，各國簽訂了共享知識、資源和基礎設施的協(xié)議，以加快實現(xiàn)聚變能商業(yè)化生產(chǎn)的步伐?？茖W突破與支持性政策框架協(xié)同作用，正在打造一個健全的生態(tài)系統(tǒng)，目標是在不久的將來，使聚變能成為現(xiàn)實。聚變能正在引起大量利益相關方日益濃厚的興趣。在該行業(yè)，聚變技術開發(fā)商已與各種各樣尋求在未來獲得一種清潔可靠能源的最終用戶達成一系列協(xié)議。最終用戶從包括亞馬遜、谷歌和微軟等公司在內的技術行業(yè)（隨著其人工智能系統(tǒng)的發(fā)展，這些公司的電力需求將飛速增長），到化石燃料能源公司、公用事業(yè)公司、供應鏈公司、電動汽車領域，甚至是在凈零之路上開發(fā)直接空氣捕集技術以去除大氣中的二氧化碳的初創(chuàng)公司，不一而足?！鲂袠I(yè)主導可將規(guī)?；纳虡I(yè)聚變作為未來應對氣候、經(jīng)濟和能源安全挑戰(zhàn)的解決方案的一部分。由于聚變能不會向大氣中排放二氧化碳或其他溫室氣體，這種潛在的清潔能源正在引起濃厚的市場興趣和大量行業(yè)投資，其中一部分是通過公私合作模式實現(xiàn)的[13]。近年來，聚變科學技術的進步和重大進展激發(fā)了私營部門推動聚變能發(fā)展的熱情，對聚變項目的公共、私人和權益投資持續(xù)增長[14、15]。一些公司的目標是在未來幾年或幾十年內實現(xiàn)商業(yè)應用。鑒于開發(fā)可行的聚變電廠需要大量資金和技術，公私合作模式正日益成為聚變能開發(fā)領域的一

2023-2024年報道的資金投入 成員國 （十億美元） 時間框架31個重要機制。公共資源需要私人投資者的參與，他31們可以提供額外的資本和行業(yè)專門知識。全球對聚變技術的私人投資相當可觀，現(xiàn)已超過73億美元[15]，這表明了投資者對在未來幾年開發(fā)可行的聚變電廠的關注。私營項目需要獲得政府支持，以增強投資者的信心，并利用公共部門多年研發(fā)活動積累的專門知識。然而，資源仍然有限，必須有效分配這些資源，這一點至關重要。公私合作模式可確保公共和私營部門共擔風險，分享回報，從而幫助緩解這一挑戰(zhàn)。政府的資助和支持可為私人投資者提供必要的穩(wěn)定性和信心，從而使聚變公司能夠開展雄心勃勃的項目，同時分散各種金融風險[16]?！龉矙C構與私營公司之間的合作有利于以更多樣化的方式進行研發(fā)，同時促進創(chuàng)新，通過并行推進和更快的時間表，加快進展[17]。在公私合作模式中，私營部門和政府通常會分擔項目責任：政府往往會提供有保障的現(xiàn)金流，私營部門則管理項目發(fā)展，從而分擔風險。如果管理得當，公私合作模式可成為應對長期資本和政治穩(wěn)定性挑戰(zhàn)的有力工具[18]。能源部門已經(jīng)成功利用了公私合作模式的優(yōu)勢，也可將其作為一種手段，用以幫助減緩氣候變化[19、20]。更重要的是，由于多年來其他部門也已廣泛采用這種模式，公私合作模式的框架已然成型[21]。建設聚變電廠不會遵循“一款通用”模式。因此，很顯然，公私合作模式本質上是靈活的，政府和投資者可以根據(jù)國家、地區(qū)或者在某些情況下，根據(jù)特定項目的具體情況，調整這一舉措。■

德國 ~1.4 5年以上 大韓民國 ~0.9 10年以上 英國 ~0.8 5年以上 美國 ~1.5a 每年其中包括美國能源部國家核安全管理局提供的6.9億美元，用于支持國家核安全管理局的慣性約束聚變任務，而不是用于聚變能開發(fā)。主要計實變發(fā)展模式的主要計

中國聚變聯(lián)合體：由中央企業(yè)和研究機構組成，其中包括了中國的一些龍頭能源和鋼鐵企業(yè)。德國的籌資倡議：企業(yè)、大

英國的聚變未來計劃：世界上的一些龍頭聚變企業(yè)正在落實自己的模式，以讓行業(yè)參與進來，推動聚變能的發(fā)展：

學和研究機構共同努力，于2040年之前在德國建造一座聚變電廠。意大利偏濾器托卡馬克試驗聯(lián)由許多意大利研究機構、政府和地區(qū)伙伴以及國際利益相關方組成。

基礎結構。美國“基于里程碑的聚變發(fā)展計劃”和公私聯(lián)合體框架：根據(jù)預先確定的商業(yè)化里程碑的實現(xiàn)情況和核實結果提供資金，為各公司提供支持。美國能源部還開始收集有關擬建立日本的登月研發(fā)計劃：鼓勵私營企業(yè)、大學和各種組織參與，以采用多種方案，研究聚變能。大韓民國的新倡議：導的工業(yè)聚變能生態(tài)系統(tǒng)。

的聚變能公私聯(lián)合體的信息。■5145365 7 8 52

2024年聚變裝置及其運行狀況和供資的分布[22]。33的聚變裝置數(shù)量。建或規(guī)劃中33太平洋 歐洲 北美

拉丁美洲非洲

信息系統(tǒng)資實驗 聚變電廠資因素實現(xiàn)統(tǒng)道路上的關鍵推動因素聚變公司需要在能源市場的政治經(jīng)濟中獲得同等支持，以推動商業(yè)化并有效擴大規(guī)模。其他商業(yè)化能源得益于政府伙伴關系、穩(wěn)定的監(jiān)管和為公共產(chǎn)品設計的戰(zhàn)略性財政激勵措施[23]。為聚變能開發(fā)提供類似支持可為商業(yè)化聚變開辟一條綜合性路徑。有了扶持政策，政府就能加快將清潔、豐富、高效和安全的聚變能引入市場。例如，在美國，稅收政策為各種清潔能源技術

用。世界聚變能小組旨在將公共和私營部門、工業(yè)界、學術界和民間社會聯(lián)合起來，形成一個有凝聚力的全球聚變社區(qū)。通過促進統(tǒng)一的協(xié)作方案，世界聚變能小組力求加快聚變能從開發(fā)階段向商業(yè)可行性的過渡，以確保聚變成為世界未來清潔能源的基石。的發(fā)展至關重要，主要在于：加強全球合作，特別是進行協(xié)調并提供空間和經(jīng)常性機會，促進工業(yè)界、政府、學術界、監(jiān)管機構和公眾等利益相關方之間的互動對話、交流、提供了激勵。2022年的《通貨膨脹削減法案》將其中的多項抵免政策擴展到了聚變能領域[24]，而且，自2025”[25]稅收抵免政策將把商業(yè)聚變能生產(chǎn)列為合格項。在英國，政府開始修訂條例，將聚變電廠列為英格蘭和威爾士的國家重大基礎設施項目。這一改動把側重點放在了當?shù)氐木唧w問題而非技術的必要性上，由此加快了規(guī)劃申請的速度[26]。歐盟的《凈零工業(yè)法案》也將聚變列為一項“戰(zhàn)略技術”[27]。除稅收激勵措施外，各國政府還制定了支持清潔能源技術的計劃，如可再生能源組合標準和碳捕集技術授權。聚變能具有排放效益和其他優(yōu)勢，一旦投入使用，即可被納入這些“清潔”或“零排放”能源的定義當中。如果要成功地大規(guī)模部署聚變，有韌性的供應鏈、有效的監(jiān)管框架和穩(wěn)定的長期投資至關重要。發(fā)展強大的聚變產(chǎn)業(yè)需要政府、研究與發(fā)展組織和私營公司展開協(xié)作?！鍪澜缇圩兡苄〗M為加強整個聚變領域的合作，原子能機構宣布成立世界聚變能小組[28]。世界聚變能小組旨在聯(lián)合科學家、工程師、政策制定者、金融家、監(jiān)管者和私營公司，加速聚變能的商業(yè)化[13]。國際合作與協(xié)調在聚變能的商業(yè)推廣過程中發(fā)揮著至關重要的作

規(guī)劃和伙伴關系；幫助確保聚變能研究與發(fā)展計劃的效力，如在利用現(xiàn)有設施和規(guī)劃新設施方面；共同確定技術和工程方面的現(xiàn)有差距，并制定策略，促進在國際一級確立解決方案；促進就如何建立有效的聚變監(jiān)管展開討論；提高公眾在聚變能領域的參與度，加強青年的參與力度并促進性別平等；促進將聚變納入能源市場；促進將聚變納入現(xiàn)有能源系統(tǒng)，包括輔助性基礎設施?！鼋M首屆部長級會議（圖片來源：意大利政府）。原子能機構將積極支持推進在世界聚變能小組框架內做出的承諾。原子能機構將與其成員國和其他伙伴合作，定期組織該小組召開會議，以審查實現(xiàn)這些成果的進展情況，確保高級別政治參與，并促進圍繞聚變能采取進一步的合作行動。原子能機構的目標是通過這些努力，促進全球在追求聚變能發(fā)展的過程中不斷取得進展和開展合作。組首屆部長級會議（圖片來源：意大利政府）。

·意35首屆部長級會議35聚變之路管程序概述。略、戰(zhàn)管程序概述。國家戰(zhàn)略和國際協(xié)定在第二十九屆國際原子能機構聚變能會議期間，英國公布其聚變能戰(zhàn)略[29]，并推出了新的“聚變未來計劃”。該倡議將在五年內追加投資6.5億英鎊（7.93億美元），用于一攬子研究與發(fā)展計劃。投資內容包括設立2200個培訓名額、新建一座燃料循環(huán)測試設施，以及資助私營聚變能公司發(fā)展基礎結構，特別是在英國原子能管理局的卡勒姆園區(qū)。這是在英國決定退出歐洲原子能聯(lián)營“研究和培訓計劃”之后宣布的。2024年晚些時候，英國政府宣布舉辦一場行業(yè)競賽[30]，為英國的原型聚變能電廠能源生產(chǎn)用球星托卡馬克尋找工程和建造伙伴。該競賽旨在建立一個由英國工業(yè)聚變解決方案有限公司——英國原子能邁向聚年

管理局的一家附屬公司——牽頭的公私聯(lián)盟，以交付能源生產(chǎn)用球星托卡馬克原型。該項目位于英格蘭北部，力求在21世紀40年代之前驗證如何通過聚變獲得凈能量，預計將在2025年底或2026年初向工程和建造伙伴授予合同。英國政府還宣布了多項旨在簡化未來聚變電廠規(guī)劃流程的計劃。英國能源安全和凈零排放部開始修訂條例，將聚變電廠列為英格蘭和威爾士的國家重大基礎設施項目。這一改動把側重點放在了當?shù)氐木唧w問題而非技術的必要性上，由此加快了規(guī)劃申請的速度。在將國家政策聲明提交議會批準之前，會進行一次磋商[26]，收集各方意見。此外，英國能源安全和凈零排放部與美國能源部宣布建立新的戰(zhàn)略伙伴關系[31]，以加速聚變能驗證和商業(yè)化，重點推進兩國的聚變能戰(zhàn)略。此后，聚變能年1 212白宮在“氣候公約”締約方大會第28屆會議上發(fā)布了“聚變能發(fā)展新時代的國際伙伴關系”戰(zhàn)略[32]，標志著其加快聚變能示范和商業(yè)化的愿景得到了擴展，而美國和日本在2024年4[33]則進一步推進了這一愿景?！雒绹茉床啃剂似洹?024年聚變能戰(zhàn)略》[34]，該戰(zhàn)略旨在：縮小與商業(yè)相關聚變中試廠的科學和技術差距；(2)為可持續(xù)、公平地部署商業(yè)聚變鋪平道路；(3還與該戰(zhàn)略密切協(xié)調，宣布為聚變創(chuàng)新研究引擎協(xié)作組織提供1.8億美元的資助機會，并發(fā)布了題為“架設橋梁”的聚變能科學計劃的新愿景，其中，該計劃側重于積極縮小與商業(yè)相關聚變中試廠的科學和技術差距，同時，支持在聚變能科學和促成技術領域開展基礎研究。

構機臣A.的副國斐·.原子能37事2拉8的候公37約方大會第2的2024年，美國政府大幅增加了對聚變能研究的資助，向美國能源部聚變能科學辦公室撥款7.9億美元。此外，慣性約束聚變通過國家核安全管理局的預算獲得了6.9億美元。作為補充，還有一項4200萬美元的計劃，旨在推進基礎性的慣性聚變能科學和總計15.8億美元[35]的資金創(chuàng)下了美國政府在聚變能和慣性約束聚變領域的投資紀錄。此外，政府提議擴大稅收抵免范圍，以支持更廣泛的清潔能源技術，包括2022年《通貨膨脹削減法案》[36]中的聚變能。在動態(tài)的聚變能環(huán)境中，公私合作模式正日漸成形。美國能源部宣布作為其“基于里程碑的聚變發(fā)展計劃”的一部分，已簽署多項協(xié)議，向八家公司提供4600萬美元的資金，用于在前18個月推進聚變電廠的設計和研發(fā)。這些公司是從眾多申請者中挑選出來的，均提交了計劃書，概述了其將商業(yè)聚變能推向市場的計劃。將根據(jù)美國能源部預先確定的商業(yè)化里程碑的實現(xiàn)情況和核實結果撥付這筆資金。展望未來，美國能源部也已開始收集有關擬建立的聚變能公私聯(lián)合體的信息[37]。該聯(lián)合體旨在通過整合各州和地方政府的捐款、私營部門投資和慈善資源，擴大聯(lián)邦資金的規(guī)模?！鋈毡咀裱愃频能壽E。2023年，日本通過了其首個國家聚變能戰(zhàn)略[38]，強調要建立國內聚變能產(chǎn)業(yè)，同時，讓私營部門更廣泛地參與研發(fā)。該戰(zhàn)略包括成立日本聚變能產(chǎn)業(yè)委員會，以促進相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并制定聚變能技術監(jiān)管準則。此外，還成立了一個專門的聚變監(jiān)管工作組。2024年，作為其“登月研發(fā)計劃”的一部分，日本政府宣布了一項新的聚變研發(fā)計劃[39]，進一步加強了其推進聚變技術的承諾。政府還計劃在學術機構中重點開展聚變能源教育，確保下一代科學家和工程師做好充分準備，為該領域做出貢獻。這些努力和與美國的戰(zhàn)略伙伴關系相輔相成，均旨在加快聚變能的開發(fā)?！?/p>

中國正在迅速擴大其聚變能計劃，每年投資不斷增長[40]。中國核工業(yè)集團公司牽頭成立了一個專門進行聚變能開發(fā)的聯(lián)合體，更是突顯了這一點。這個項目側重于高溫超導體、大容量儲能和氚生產(chǎn)。該聯(lián)合體由25家中央企業(yè)和研究機構組成，其中包括一些中國最大的能源和鋼鐵企業(yè)。政府宣布成立一家新的國營公司，引領該行業(yè)的發(fā)展[41]?！?024年7月，大韓民國政府宣布在聚變能開發(fā)方面投入1.2萬億韓元（約合九億美元）的巨額資金。這項舉措計劃于2026年開始，持續(xù)十年，旨在通過公私合作模式推進聚變電廠技術。該計劃包括在21世紀30年代建造一座發(fā)電容量為100兆瓦的中試廠，預計將于21世紀40年代投入運行。總體目標是建立一個由私營部門主導的產(chǎn)業(yè)化聚變能生態(tài)系統(tǒng)[42]?！鰹椴扇〔襟E制定全面的歐盟聚變戰(zhàn)略，歐盟委員會組織了歐盟聚變能藍圖會議[43]。會議強調了歐盟的幾個關鍵優(yōu)先事項：需要加強合作、增加融資、提升監(jiān)管確定性以及培養(yǎng)一支熟練的工作人員隊伍。作為歐盟內的主要聚變推動者，德國聯(lián)邦教育和研究部宣布，除了向研究機構撥款3.7億歐元（3.96億美元）外，2028年之前還將為聚變研究提供超過10億歐元的資金。名為“聚變2024”[44]的新項目供資計劃進一步加強了這種機構資助。該計劃旨在推進聚變電廠所需的技術、部件和材料，并重點關注磁約束和激光聚變?！熬圩?024”的第一階段定于21世紀30年代初完成，以實現(xiàn)技術進步為目標，第二階段則將側重于把這些技術納入到電廠的功能設計當中。該計劃強調以應用為導向的協(xié)作研究，以此作為公私合作模式的一種形式，以加快實現(xiàn)商業(yè)聚變能?！毒圩兡堋?1京IY1心的非放測試22圖片來源：239本文部能·.成戰(zhàn)略開發(fā)（圖片239在意大利，環(huán)境部建立了國家可持續(xù)核能平臺[45]，其主要目標是制定導則和路線圖，以跟蹤和協(xié)調新核技術中長期的發(fā)展。這包括探究聚變能的潛力，以支持到2050年實現(xiàn)完全脫碳的目標。該平臺將使廣泛的利益相關方都參與進來，其中包括公共管理部門、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會、大學、研究機構和民間社會。在意大利擔任七國集團主席國期間，聚變能受到高度重視，七國集團呼吁開展國際合作，加快聚變技術的開發(fā)和商業(yè)化。這項努力強調有必要制定健全的安全條例、建立國際供應鏈并發(fā)展工作人員隊伍。七國集團致力于促進合作、鼓勵投資和建立工作組以分享最佳實踐，并歡迎原子能機構及其成員國參與進來[46]?！?盟）。

2024年，加拿大和英國簽署了一項協(xié)定[47]，將在聚變能開發(fā)方面開展更密切的合作，合作領域則包括研究、監(jiān)管協(xié)調和提高工作人員隊伍的技能。兩國將合作支持在世界范圍內部署聚變。盡管2024年加拿大尚未宣布正式的國家聚變計劃，但加拿大核實驗室發(fā)布了一份題為“加拿大聚變能”的報告[48]，以此作為初步戰(zhàn)略和路線圖。該報告呼吁加拿大政府通過明確的政策和授權，迅速動員聚變生態(tài)系統(tǒng)。其目標是使加拿大成為聚變技術和服務領域的國際領導者，以期在21世紀30年代和40年代驗證和采用聚變能，并在2050年之前，在加拿大部署商業(yè)聚變能。根據(jù)這一愿景，加拿大核實驗室與英國原子能管理局簽署了一項合作協(xié)議，以開發(fā)氚處理技術化》[49]。加拿大核實驗室還與Stellarex公司[50]和通用聚變公司[51]簽署了多項協(xié)議和項目，包括與京都聚變工程公司[52]合作成立聚變燃料循環(huán)公司，以建設和運營氚燃料循環(huán)測試和用戶設施UNITY-2。UNITY-2計劃于2025年底之前完成調試，并于2026年中全面投入運行，旨在支持從燃料卸載到凈化和供應的氘氚燃料循環(huán)的綜合開發(fā)，同時，驗證在相關條件下以相關速率進行高效氚處理的技術?！鏊饺撕蜋嘁嫱顿Y增長聚變能行業(yè)的投資連續(xù)逐年增長。雖然大部分投資（約70%）歷來都是投向美國的聚變公司，但2023年，針對聚變公司的權益投資明顯有所擴大，涵蓋了更廣范圍的國家[53]。這些國家包括加拿大、中國、法國、德國、以色列、日本和瑞典，反映出對聚變能開發(fā)的興趣和為其提供的資金正在全球范圍內激增。聚變行業(yè)協(xié)會發(fā)布的題為《2024年全球聚變行業(yè)》[15]的年度聚變行業(yè)報告已是此類報告的第四份，該報告顯示，聚變能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已吸引了共計73億美元的投資（超過了2023年的62億美元）。該報告調查了45家私營聚變能公司，既有老牌公司，也有初創(chuàng)公司。盡管美國在這一領域仍處于領先地位，有25家運營中的聚變能公司（包括許多行業(yè)翹楚），但該行業(yè)的地域分布正越來越多樣化，每13個國家至少有一家聚變能公司，中國、德國、日本和英國則各有三家公司?！?/p>

聚變行業(yè)協(xié)會公布的資金）公布的資金2.032.0320212.832.8320221.41.4202311.1202441441

阿普利亞公報人1-0[5]美元30億 25億20億15億10億5億年201020112012201320142015201620172018201920202021202220232024澳大利亞加拿大中國法國德國以色列日本瑞典英國美國201020112012201320142015201620172018201920202021202220232024基地能方案監(jiān)管監(jiān)管機構和立法機關正在越來越多地應對聚變能帶來的挑戰(zhàn)和機遇。2024年7月，美國總統(tǒng)拜登簽署了《2023年加速部署清潔能源所需的多功能先進核能法案》（或稱“2023年ADVANCE法案”）[55]，使之成為法律，其中納入了兩黨的《聚變能法案》[56]的一些條款。該立法旨在通過提供明確的監(jiān)管權力和投資激勵措施，促進商業(yè)聚變能的開發(fā)。這些條款支持核管理委員會早先做出的一項決定，即把聚變能監(jiān)管與裂變能監(jiān)管分開，在副產(chǎn)品材料框架下對近期聚變能系統(tǒng)（類似于粒子加速器）進行監(jiān)管。2023年，加利福尼亞州成為美國將聚變能作為有別于裂變能的獨立技術的第一個州。核管理委員會正在起草聚變系統(tǒng)的許可證審批導則[57]。英國政府確認，英國所有已規(guī)劃原型聚變能設施將繼續(xù)由環(huán)境機構及健康和安全局監(jiān)管，這與核電廠不同，后者由核監(jiān)管辦公室監(jiān)管。此外，由加拿大、日本和英國作為成員、巴林和新加坡作為觀察員組成的“敏捷國家”聚變

能工作組提出了聯(lián)合建議[58]，承認聚變能可以為應對氣候變化和能源安全等全球挑戰(zhàn)做出重要貢獻。該政策文件還強調了若干國家正在采用的聚變能監(jiān)管統(tǒng)一方案的益處；并主張明確一個監(jiān)管框架，對獨立于聚變技術的聚變能設施適用，保持對人類和環(huán)境的適當保護，且與聚變能的危害相稱，同時保持透明并支持創(chuàng)新。43德國所走的道路也差不多。教育、研究和技術評估委員會2024年舉行的一次公眾聽證會強調，有必要為聚變能制定一個務實、獨立且有利于創(chuàng)新的法律框架[59]。此框架旨在鼓勵私人投資，并支持聚變技術的市場開發(fā)?！?3圖片來源：AnaKova，美國。各部門趨勢分析以及世界各地區(qū)聚變能發(fā)展細分45部門展望終用戶共同推主要實例概述的

石油和天然氣行業(yè)石油和天然氣行業(yè)一直在大量投資聚變能公司，認為在全球努力逐步淘汰持續(xù)不減的化石燃料以在2050年前實現(xiàn)凈零排放的背景下，有必要使其投資組合多樣化。除了雪佛龍和殼牌公司，投資聚變能公司的化石燃料巨頭還包括西方石油公司、埃尼公司行業(yè)TAE科技公司是一家位于加利福尼亞州的初創(chuàng)公司，正在探索利用其聚變能技術，為西方石油公司的子公司Oxy低碳風險投資有限責任公司正在開發(fā)的直接空氣捕集設施提供動力。兩家公司于2024年6月簽署了一份諒解備忘錄，以尋求將TAE科技公司的聚變技術商業(yè)化的機會，為直接空氣捕集裝置提供無排放的電力和熱能。TAE科技公司創(chuàng)建于1998年，吸收了科技巨頭谷歌、投資銀行高盛及石油公司殼牌和雪佛龍等公司12億美元的投資[61]。該公司的目標是在21世紀30年代初建成一座并網(wǎng)聚變電廠。一些專家認為，直接空氣捕集雖然尚未得到證實，但它可以去除空氣中的二氧化碳，消除幾十年來對大氣層造成的破壞，對實現(xiàn)凈零排放至關重要。但是，直接空氣捕集要在技術和經(jīng)濟上可行，就需要一種持續(xù)不斷且經(jīng)濟實惠的零排放能源，那就是聚

變能提供的能源。除投資TAE科技公司外，殼牌、雪佛龍和挪威國家石油公司還投資了Zap能源公司。Zap能源公司位于美國西雅圖，其目標是在十年內部署第一座并網(wǎng)聚變電廠。技術部門埃尼公司、挪威國家石油公司和殼牌公司都投資了聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司。2023年，埃尼公司和聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司簽署了一項合作協(xié)議，以支持聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司技術的產(chǎn)業(yè)化。預計聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司的聚變電廠將于21世紀30年代初投入運行。到目前為止，聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司已獲得20億美元的投資。埃尼公司還持有羅馬附近正在開發(fā)的意大利偏濾器托卡馬克試驗設施25%的股份，該設施專注于研究工作，包括提取聚變過程所產(chǎn)生熱量的解決方案[62]?！黾夹g部門全球科技公司已公開表示，希望利用聚變能來滿足支持其快速開發(fā)人工智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心急劇增長的電力需求。2024年1月，有人引述開放人工智能研究中心（OpenAI）首席執(zhí)行官薩姆·奧特曼的話說，未來人工智能的發(fā)展將需要的無異于聚變能所能提供的那種重大“突破”[63]。據(jù)報道，奧特曼自己對美國一家聚變技術開發(fā)商Helion能源公司的投資超過了3.75億美元，這家公司的投資人還包括領英（LinkedIn）聯(lián)合創(chuàng)始人里德·霍夫曼、易貝（eBay）創(chuàng)始人彼得·蒂爾和臉書（Facebook）聯(lián)合創(chuàng)始人達斯廷·莫斯科維茨等。作為開放人工智能研究中心投資方之一的微軟公司正在研究聚變等其他清潔能源，力爭到2030年實現(xiàn)二氧化碳排放量為負的目標。微軟于2023年3月簽署了一項協(xié)議，從Helion能源公司目前計劃于2028年投產(chǎn)、輸出功率為50兆瓦（電）的首座聚變能電廠購買電力。據(jù)報道，總投資六億美元的Helion能源公司正在研發(fā)圖片來源：AnaKova，美國。

第七臺原型機，該公司表示，這臺原型機將驗證能夠利用聚變發(fā)電[64]。微軟公司聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·蓋茨和在線零售商亞馬遜（Amazon）創(chuàng)始人杰夫·貝索斯一直是聚變能源初創(chuàng)企業(yè)的主要投資人，包括通過蓋茨的突破能源風險投資基金，該基金還吸收了英國商人理查德·布蘭森、媒體大亨邁克爾·布隆伯格和中國在線零售商阿里巴巴（Alibaba）聯(lián)合創(chuàng)始人馬云的投資。2019年，該基金與其他投資方一起對聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司[65]進行了1.15億美元的初始投資。貝索斯對聚變的商

業(yè)興趣至少可以追溯到2011年，當時他加入了一個向加拿大聚變2000萬美元的小組。通用聚變公司現(xiàn)已獲得三億美元的投資，正在開發(fā)磁化靶聚變。47電動汽車工業(yè)由日本本田汽車公司支持的以色列聚變初創(chuàng)公司nT-Tao于2024年1月表示，它計劃開發(fā)微型聚變電廠，用作電動汽車充電站，目標是在21世紀30年代實現(xiàn)該技術的商業(yè)化。47電動汽車工業(yè)據(jù)該公司稱，每個充電站的輸出功率為10000至20000千瓦，體積小到可以裝進一個貨運集裝箱。到目前為止，該公司已從日本三井住友海上保險公司和本田汽車公司[66]等投資方那里籌集到2800萬美元資金。那家汽車制造商認為聚變能有可能改變電動汽車的游戲規(guī)則[67]。在中國，電動汽車制造商尼奧聚變公司20%的股份，該公司50%股份由安徽省政府所有企業(yè)和投資機構持有。這家注冊資金超過七億美元的初創(chuàng)公司將開展

研究與發(fā)展，目標是20年內在全球實現(xiàn)聚變技術的商業(yè)化[68]?！龉渿H熱核實驗堆項目為建立全球聚變能供應鏈奠定了堅實的基礎。國際熱核實驗堆成員各自的機構都與公司和研究與發(fā)展組織簽訂了自己的合同，通過各種采購安排提供實物捐助。這些機構提供從真空室扇段到回旋振蕩管和高壓電源的所有產(chǎn)品，形成了一個新興私營聚變部門現(xiàn)在可以利用的供應鏈。

聚變行業(yè)協(xié)會[69]資料顯示，2023年，聚變能公司在供應鏈費用上的支出超過了6.12億美元，而2022年的這一支出約為4.89億美元。這些數(shù)字基于對各公司的調查，可能比較保守，因為并非所有公司都做出了回復。支出最多的是真空泵等非聚變專用物項，以及原材料、承包工程和燃料。與2023年相比，各公司預計2024年在供應鏈方面的支出將增加24%，其中77%的公司將投資于擴大產(chǎn)能，以支持聚變產(chǎn)業(yè)。圖片來源：AnaKova，美國。供應鏈活動不斷增加的一個例子是，總部位于英國的聚變公友商事株式會社于2023年7月達成協(xié)議，在日本和全球合作擴大商業(yè)聚變能。根據(jù)該協(xié)議，住友商事株式會社將為旨在加強全球聚變供應鏈的與托卡馬克能源公司的聯(lián)合項目投入專門知識和資金。住友商事株式會社的目標是成為全球聚變電廠融資、建造和運營的領導者，而托卡馬克能源公司則力圖加速其球形托卡馬克裝置在21世紀30年代末商業(yè)化和工業(yè)化[70]。到目前為止，托卡馬克能源公司已獲得三億美元的投資。這家總部位于英國的公司也在開發(fā)用于聚變能以外應用的高溫超導（HTS）磁體技術。2023年1月，該公司表示已與日本古河電氣工業(yè)株式會社簽署協(xié)議，為其聚變裝置原型提供數(shù)百公里長的高溫超導磁帶。這種高溫超導磁帶由古河電氣工業(yè)株式會社開發(fā)和提供，目前正在美國紐約的一個場址進行生產(chǎn)[71]。2023年，北美最大的鋼鐵制造商和鋼鐵回收商紐柯鋼鐵公司與Helion能源公司簽署了一項協(xié)議，在美國紐柯鋼鐵制造廠建造一座500兆瓦（電）的聚變電廠。據(jù)該公司稱，這是首個如此規(guī)模的聚變能協(xié)議，有望為全球工業(yè)制造領域的脫碳鋪平道路[72]。

朗維尤聚變能源系統(tǒng)公司的目標是將基于激光的慣性約束聚變用于商業(yè)發(fā)電。2024年4月，該公司與福陸公司簽訂合同，利用先進、高效的激光和人工智能優(yōu)化，設計并建造一座模塊化電廠。電廠初始設計供電1-1.6吉瓦，初始440兆瓦（電）電廠將于2027年設計完成，并于2032年投入運營。主要挑戰(zhàn)包括管理放射性氚和使聚變產(chǎn)生的蒸汽適應電網(wǎng)。朗維尤聚變能源系統(tǒng)公司正在考慮各種選址，包括重新利用燃煤電廠，以保留工作崗位和基礎設施。與此同時，英國原子能管理心于2024年5月簽署了一項多年期協(xié)議，為英國能源生產(chǎn)用球形托卡馬克原型聚變廠測試高溫超導磁帶。將開發(fā)一個獨特的試驗裝置，用于研究聚變相關中子能譜對在高達1.5億攝氏度的溫度下約束等離子體的高溫超導磁帶的影響。這一裝置預計將于2026年投入使用，屆時將提供有關高溫超導磁帶耐久性的數(shù)據(jù)，從而有助于能源生產(chǎn)用球形托卡馬克高溫超導磁體的設計和壽命。公用事業(yè)美國公用事業(yè)公司—康斯特雷遜能源公司已在全國運行21座核反應堆，計劃到2030年實現(xiàn)二氧化碳中和。該公司將負責Helion能源公司計劃于2028年投

運、為微軟公司供電的首座聚變電廠[73]的電力營銷和傳輸。加拿大最大的電力公司之一安大略電力公司也希望為聚變電廠的部署做出貢獻。2024年6月，該公司宣布與美國聚變公司Stellare