在《星际迷航》《三体》等众多科幻作品中，核聚变都被设定为宇宙探索的能源基础。如今，曾经的幻想已不再遥不可及。作为前沿性、颠覆性技术，核聚变能具有原料丰富、环境友好、安全可靠等突出优势，被誉为“人造太阳”。随着人工智能等高耗能产业迅猛发展，全球各国对稳定、大规模、零碳的能源需求持续攀升，核聚变是最可能的能源解决方案。未来一旦实现应用，该技术将彻底改变世界能源格局，因此成为各国角逐未来科技制高点的焦点之一。
全球核聚变能发展态势
此前七十余年，全球核聚变行业核心目标是验证技术可行性。如今，核心物理难题已得到充分验证，各国产业竞争正处于从“谁能做成”转向“谁能低成本、规模化、快速做成”跨越的关键窗口期。
（一）核聚变能的战略价值
核聚变是指将氢原子核（例如氘、氚）结合成较重原子核，凭借质量差释放巨大的能量，太阳便是依靠内部的核聚变反应发光发热。“可控核聚变”是指人们可以自由控制核聚变反应的启停、规模和速度。建设自主可控的“人造太阳”，其战略意义远超传统能源范畴，将引发全人类能源发展史的里程碑式变革。
摆脱能源地域垄断。传统意义上的化石燃料地缘垄断属性极强，但核聚变能所需的“氘”“锂”等原料可从广泛分布的海水与矿藏中提取，具备不受地域限制的能源潜力。对于能源依赖型国家而言，核聚变的普及将大幅降低后发国家的能源发展门槛，获得打破资源富集国天然优势的全新机遇。
契合低碳转型目标。核聚变全程无温室气体排放，无放射性废料留存、无核泄漏失控风险，这两大优势远超传统能源。从长远发展来看，核聚变电站全天候稳定供电的特性，完美弥补了风能、光能等清洁能源间歇性、波动性的短板，是助力全球碳中和目标落地、支撑全领域绿色低碳转型的优质能源载体。
满足数字电力需求。国际能源署预测，2030年全球AI数据中心电力需求将翻倍。届时，电力短缺将成为制约AI算力发展的关键瓶颈。核聚变主要用海水中的“氘”作燃料，一升海水的聚变能量，相当于300升汽油，且海水储量可供人类使用数十亿年。因此，若核聚变能突破商业化瓶颈，可凭借其能量密度高、稳定性强、资源储量丰富的优势，破解数字电力危机。
（二）产业投融资情况
2021年以来，全球核聚变行业投融资进入爆发式增长期，资本流入速度、投资规模、参与主体多元性均创下历史新高。
市场已出现部分“独角兽”巨头。美国联邦聚变系统公司是全球资本化程度最高的私营聚变公司，2018年成立后累计融资约30亿美元，坐拥全球约三分之一私营聚变资本，完成8.63亿美元B轮融资，总融资额接近30亿美元，投资方涵盖英伟达、摩根士丹利、谷歌等全球顶级资本。此外，中国聚变新能公司、德国Marvel Fusion等企业均完成上亿美元融资。
谷歌、微软等科技巨头已相继与全球头部核聚变企业签订长期购电协议，标志着核聚变正式脱离纯科研实验阶段，迈入工业刚需赛道。美国能源咨询机构预测，核聚变实现商业化落地后，2050年行业市场规模将至少达到1万亿美元，彰显出市场力量对聚变商业化前景的强力信心。
（三）中美主流技术路线
核聚变从技术路径上看，磁约束聚变和惯性约束聚变是两大主流技术路线。中美形成了各具竞争优势的核聚变技术发展方向。
中国主攻磁约束技术。该技术被业内普遍认为是最有可能率先实验成功的核聚变发电技术途径。中国将主要精力集中于研发该领域最成熟、商业化进度最快的“托卡马克反应堆”。该技术能量转换效率高、运行稳定，且成本低廉，高度适配民用电力供应需求。中国的“环流三号”“东方超环”均为此类装置，目前已创下多项世界之最。此外，中国自主研制的紧凑型聚变实验装置将在2030年演示发出第一度电。
美国多元技术并行。美国选择多元技术并行的发展战略。磁约束技术同样是美国核聚变研发的核心赛道，美国联邦聚变系统公司聚焦紧凑型托卡马克技术，依托第二代高温超导磁体大幅提升核聚变功率，装置已进入组装阶段。在惯性约束领域，美国国家点火装置配备上百台高功率激光器，已实现“点火”“超点火”的状态突破，在瞬时能量释放上全球领先。美国还同步开启聚焦脉冲型场反位形、直线箍缩装置、磁惯性约束等多条技术赛道，通过市场竞争机制推动各类聚变技术向工程化、商业化过渡。
美国在瞬时聚变能量密度上占据优势，中国则在稳态运行与民用发电潜力上实现超越。长远而言，中国磁约束技术产业化前景广阔，且秉持开放合作的发展理念，有望率先实现可控核聚变的规模化应用。
（四）产业发展面临瓶颈
虽然全球核聚变能产业已处于工程应用的关键攻坚期，但技术短板、融资约束、治理滞后等突出问题，严重制约了聚变能源规模化、商业化的进程。
一是技术体系尚未成熟。主流聚变技术路线均存在各自短板，磁约束路线难以实现高温等离子体稳态长周期运行，惯性约束路线无法稳定供能且成本高昂，故商业化价值有限。此外，堆芯壁材、偏滤器等关键部件服役寿命短，氚增殖、提纯等配套技术尚未产业化，材料方面依然面临诸多掣肘，无法支撑装置连续运行。
二是投融资体系存在缺陷。核聚变产业具备重资产、长周期、回报滞后的特点，核心装备造价高昂，经济效益尚未得到充分验证。而该行业主体以研发投入为主，缺乏稳定现金流，私人资本涌入易出现概念炒作与估值泡沫。同时，各国政府研发补贴稳定性不足，将进一步推高产业成本，降低资本入驻意愿。
三是安全监管与治理体系滞后。全球尚未形成适配核聚变能的专属监管制度，各国行业标准不统一，大幅增加跨境项目合规成本。同时，氚泄漏存在潜在污染风险，相关处置与封存标准仍不完善，各国环保评价体系不一，难以实现产业发展与安全治理的动态平衡。
主要国家产业布局
近年，全球核聚变产业已成为大国科技竞争与能源博弈的核心前沿，加速向工程化、商业化阶段迈进，整体形成“美国引领、中国追赶、欧洲深耕”的竞争态势。据国际原子能机构统计，全球约40个国家出台核聚变发展规划，在建重点实验设施超160座，私企累计融资破百亿美元，产业竞争持续升级。
美国科创与融资优势显著，综合实力全球领先。美国将核聚变视为巩固科技霸权核心抓手之一，近年密集出台相关战略规划，大量核聚变项目已进入工程验证阶段，在全球核聚变商业化竞争中保持领先地位。在政策上，核聚变的战略优先级持续攀升。2022年，美国发布“商业聚变能源十年宏伟愿景”，同步推出公私合作新模式。2024年美国能源部与白宫科技政策办公室联合发布《2024年聚变能战略》，将未来十年定义为“聚变能商业化验证的关键时期”。2025年，美国发布《聚变科学与技术路线图》，目标到本世纪30年代中期实现首座聚变实验电厂并网。美国能源部还将原隶属于科学办公室的“聚变能源办公室”升格为独立的“聚变办公室”，提升聚变能源的国家战略优先级。在资金端，私人资本活跃度全球领先。近年，美国核聚变研发经费年均约8亿美元。据欧洲聚变能源机构统计，截至2025年底，在全球151亿美元的核聚变累计投资中，全美42家聚变企业获80.7亿美元私人融资，占全球融资总量的53%，私营创新生态完善、技术路线多元。
中国凭借制度优势加速追赶，谋求弯道超车。中国将核聚变纳入“十五五”规划，并于2025年9月颁布《中华人民共和国原子能法》，为产业发展提供法律保障。国家层面的长期稳定支持，令中国核聚变能产业自主研发体系愈发成熟完善，技术落地节奏持续加速。在技术研发上，中国已跻身全球第一梯队。自2008年以来，中国启动270余个核聚变项目，在技术领域实现多项突破，核聚变专利数量居全球首位。中国的可控核聚变研究已挺进燃烧实验阶段，磁约束聚变两大主流装置研发已在国际领先。在产业生态上，国家科研机构与民营企业双向发力的格局日渐成熟。中国聚变能源有限公司作为国家队代表，统筹推进重大工程建设与研发部署，为全球注册资本最大的核聚变企业。
欧洲科研积淀深厚，公私协同稳扎稳打。欧盟是全球磁约束聚变研发的发源地，在托卡马克、仿星器、惯性约束等重点领域发展成熟。作为“国际热核聚变实验堆”项目的主导方与最大出资方，欧盟在项目管理与核心研发中占据核心地位。截至2025年，欧企在该项目下已斩获超68亿欧元合同，形成以法、德、意为核心的高端装备产业集聚带。2025年欧盟发布新版核聚变战略，明确2050年建成商用聚变电站的总目标。从重点国家来看，德国将核聚变纳入国家能源转型长期战略，计划5年内投入超14亿欧元研发经费，重点支持国际热核聚变实验堆项目、仿星器聚变装置工程化与基础物理研究；英国领跑全球核聚变商业化探索，2026年追加25亿英镑支持球形托卡马克项目与高温超导技术研发，同时创新利用退役核电站布局核聚变新电站，降低部署成本。
日韩积极抢占差异化竞争高地。日本是亚洲核聚变研究起步最早的国家，计划在21世纪30年代率先实现核聚变能商业化发电。日本在超导材料精密加工、等离子体诊断设备、氚处理技术等核聚变关键技术环节优势显著。同时，日本积极开展跨国技术合作，日欧合作建设的“JT-60SA”是当前全球在运的最大超导托卡马克设备。此外，日本私营核聚变企业研发快速崛起，政产学研协同的产业生态持续完善。韩国将核聚变列为国家战略技术之一，聚焦核心设备制造领域，计划在21世纪30年代实现聚变发电实证目标。2026年，韩国启动聚变示范堆建设，计划投入约1.5万亿韩元攻关核心技术。同时，韩国紧跟国际前沿，在超导磁体制造、等离子体控制系统等领域形成较强产业配套能力，三星、现代等大型财阀也相继布局核聚变产业链，抢占产业市场份额。
未来发展趋势
全球核聚变应用场景将进一步向多垂直领域渗透拓展，包括为高耗能工业场景提供能源支撑，甚至为人类的星际航行探索提供长效动力来源。
第一，商业化落地提速。据美国国会研究服务局报告，近年来私营聚变公司的数量显著增加。2020年至2025年，全球核聚变领域的私人投资约为150亿美元。调查还显示，大多数公司预测到2030年或2035年前将出现具有商业可行性的聚变电站。然而，商业聚变能源何时能够真正投入使用仍存在诸多不确定性。哈佛大学肯尼迪政府学院教授约翰·霍尔德伦（John Holdren）指出，短期内实现商业聚变发电的预测“存在炒作成分”，大量风险资本涌入早期不成熟项目，具备资源错配风险。
第二，AI与核聚变技术深度融合。随着核聚变研究向高参数、长脉冲和工程化运行迈进，实验运行、数值模拟等环节会产生海量复杂数据，传统数据处理方式已难以满足未来核聚变研究对实时性、精确性和智能化的需求。因此，人工智能凭借非线性建模、大数据分析、自主智能优化等核心优势异军突起，正全面融入聚变研发核心场景，革新传统科研范式。微软、谷歌等头部科技企业均布局聚变领域，提前签署核聚变电力采购协议，为数据中心探索适配能源。2025年10月16日，谷歌旗下DeepMind团队与美国联邦聚变系统公司达成合作，结合AI先进算法开展虚拟实验，优化托卡马克装置运行参数。在中国，中核集团将“平衡反演代理模型”等人工智能模块应用于核聚变装置的控制运行，有效解决了部分控制问题。未来五年，AI与核聚变技术的融合程度，将成为各国抢占核聚变工程化、产业化竞争优势的关键。
第三，小型模块化技术崛起。传统大型聚变电站存在造价高昂、建设周期长、落地难度大等问题，而小型模块化、分布式核聚变技术将成为破解行业痛点的新路径。目前，小型化、分布式可控核聚变技术正在走上研究舞台，该技术的核心思路是融合现有的磁约束与惯性约束两大主流技术优势，将聚变反应堆“小型化”和“模块化”，面向AI数据中心、远程基地等对电网依赖度低的场景，以实现更快、更低成本的商业化应用。该技术路线已通过美国核聚变公司技术体系验证，假以时日或可走出实验室研究阶段，作为飞船的动力装置，为人类的太空探索及星际移民提供可能。
地缘政治影响
核聚变作为颠覆性战略能源技术，正重塑全球能源权力分配与地缘政治博弈格局，深刻改变全球能源、科技与地缘利益体系。
一是中美引领格局持续固化。美国依托私营科创体系、中国依托工业化落地能力，形成难以替代的双向发展优势，长期主导全球聚变产业核心赛道。欧、日、韩等经济体仅能在细分领域维持竞争优势，无法撼动中美引领格局。未来大国将彻底脱离传统能源资源争夺，转向技术迭代、产业落地、供应链完善、标准制定与人才储备的体系化比拼。核聚变领域的综合实力将成为衡量大国核心竞争力的关键指标。
二是中东同盟体系产生动摇。核聚变产业引发的全球能源转型，将持续弱化中东石油的全球战略属性，能源因素在大国中东战略布局中的权重逐步下降。海湾产油国等传统化石能源出口国的地缘议价权将被严重削弱，直接冲击传统中东同盟的利益根基，地缘格局或迎来重新洗牌。
三是供应链争夺是短期焦点。当前核聚变技术持续突破，但精密制造、特种超导、抗辐照材料、氘燃料循环等配套供应链短板，仍是制约聚变能源商业化、规模化的核心瓶颈。为抢占全球核聚变供应链控制权，美欧加速构建本土闭环产业链，对高端超导材料、聚变专用设备、特种同位素实施出口管制、设置技术壁垒，加剧全球供应链分割化、阵营化。未来，供应链竞争优先级将高于单纯技术研发，控制权争夺已提前打响。
四是规则主导权是长远目标。美国智库“特别竞争研究项目”2025年底发布的《核聚变供应链》报告提出，核聚变竞赛已超越技术研发层面，升级为制造能力、材料主权与国际标准制定权的综合博弈。当前全球尚无统一的聚变产业监管、技术贸易与合作通用规则，率先主导国际规则制定的国家，将抢占产业发展、国际合作与地缘博弈的长期战略主动。
在核聚变时代，全球或彻底告别能源地缘冲突，能源不再是霸权工具、博弈筹码，而是普惠性的发展基础，为人类文明迈向光明未来点燃“新火种”。
