美国聚变路线图瞄准2030年代中期早期电厂部署

美国能源部 (DOE) 近期发布《聚变科学与技术路线图》，提出在2030年代中期加快早期聚变发电厂部署。该路线图是美国联邦层面推进聚变技术从实验研究走向工程化、商业化的重要安排，由2025年11月成立的聚变办公室协调实施。

与现有核电站依靠裂变反应释放能量不同，聚变装置试图将轻原子核聚合在一起，其能量来源原理与太阳相同。聚变发电被视为潜在的低碳能源方向，但行业目前仍处于实验和示范阶段，私人开发商尚未实现商业意义上的“净能量增益”，即聚变反应产生的能量超过启动和维持反应所需能量。

路线图提出三项重点任务：建设关键基础设施，缩小聚变材料和技术差距;推动人工智能、先进计算和研究设施开放共享，加快技术创新;通过公私合作扩大供应链和人才队伍。文件还设置了短期、中期和长期里程碑，聚焦结构材料、面向等离子体部件、燃料处理技术等关键环节。

目前，美国有28家聚变公司从事相关技术开发。多数企业采用托卡马克或仿星器路线，通过强磁场约束超高温等离子体;也有企业探索激光驱动的惯性约束聚变等方案。业内人士认为，不同技术路线虽然装置形式不同，但普遍面临相似难题，包括氚燃料分离与再处理，以及制造能够长期承受高能中子辐照的部件。

Realta聚变公司 (Realta Fusion) 对外事务主管罗布·休斯 (Robb Hughes) 表示，路线图为商业部署提供了较完整路径，但目标能否实现取决于联邦资金支持力度。他认为，如果关键环节投入不足，聚变商业化时间表可能被推迟。

聚变工业协会数据显示，截至2026年7月的12个月内，全球聚变企业融资额达到44.8亿美元，资金主要来自私人投资者;自2021年以来，累计融资额已达142.4亿美元。美国政府主要通过聚变能源科学计划 (FES) 支持聚变研究。2022年通过的相关立法授权2027财年该计划最高可获得11亿美元拨款，但国会最终安排的拨款为7.9亿美元，低于2026年已执行的8.057亿美元。

路线图还强调通过公私合作推动研发。美国能源部现有项目包括基于里程碑的聚变能源开发计划和“聚变创新网络”(INFUSE)。其中，里程碑计划在2022年至2027年期间预算为4.15亿美元，企业在达到预定技术目标后获得付款。参与企业包括联邦聚变系统公司 (Commonwealth Fusion Systems, CFS)、Focused Energy、Realta Fusion、Thea Energy、Tokamak Energy、Type One Energy、Xcimer Energy和Zap Energy。

INFUSE项目则帮助私营聚变企业直接使用美国能源部国家实验室和高校的专业能力、计算资源及测试设施。联邦聚变系统公司、Type One Energy、Zap Energy、Pacific Fusion和Realta Fusion等开发商已获得相关支持，并与劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 (Lawrence Livermore National Laboratory)、橡树岭国家实验室 (Oak Ridge National Laboratory)、普林斯顿等离子体物理实验室 (Princeton Plasma Physics Laboratory) 等机构开展合作。

美国能源部还在2025年1月通过FIRE计划向六个研究联盟提供1.07亿美元资金，推动国家实验室、高校和私营企业之间的协作。今年早些时候启动的Fusion BRIDGE项目，则将共同出资建设共享型中小型实验设施。

在数字化研发方面，路线图提出促进人工智能、先进计算和量子技术用于聚变工程。相关工具可帮助开发商建立反应堆数字孪生体，在制造前对部件进行压力测试，并优化磁场控制，以提高等离子体稳定性。美国能源部计划建设人工智能聚变数字平台，把实验设施和测试设施数据与模拟、数字孪生及工程工具连接起来，从而缩短聚变系统从实验到设计、再到运行的周期。