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1、国际：2050 年为建成并投入运行DEMO 的关键时间节点

ITER（国际热核聚变实验堆）为全球范围国际科技合作项目，建设目的为试验和演示聚变电站的关键技术。ITER 装置设计总聚变功率达到5×105kW，是一个电站规模的实验反应堆。它的作用和任务是利用具有电站规模的实验堆证明氘、氚等离子体的受控点火和持续燃烧，验证聚变反应堆系统的工程可行性，综合测试聚变发电所需的高热流和核部件，实现稳态运行，从而为建造聚变能示范电站奠定坚实的科学基础和必要的技术基础。ITER 是目前全球规模最大、影响最深远的国际科技合作项目之一，参与方包括欧盟、中国、印度、日本、俄罗斯、韩国和美国。欧盟负责建设成本的最大部分（45.6%），其余的六国各负责9.1%。

TER 计划在2035 年实现氘-氘聚变运行，随后实现全磁能和等离子流运行。ITER 的基础建设开始于2013 年，原计划于2025 年完成建设并正式开始等离子体试验，而根据ITER理事会最新版项目时间表，ITER 装置建设将推迟，在2035 年实现氘-氘聚变运行，随后实现全磁能和等离子流运行。目前，ITER 所有环向场线圈、极向场线圈的制造已经完成。

目前，国际磁约束聚变界的主要研究内容是与ITER 装置相关的各类物理与技术问题。国际上，美国、欧盟、日本、韩国等主要国家和地区都制定了详细的聚变能源发展路线，一方面积极参与ITER 计划的建造和实验，吸收ITER 技术和经验；另一方面，在各国建设和发展自己的下一代聚变商业示范堆（DEMO）装置并开展与ITER 配套的相关研究。

美国：美国政府高度重视聚变能研究，在惯性约束、托卡马克、仿星器、Ｚ箍缩等方式都有投入，其中托卡马克在美国聚变基金中占据较大比例。美国系统部署聚变中子源（FPNS）、材料－等离子辐照实验（MPEX）装置、热排出与约束研究的托卡马克（EXCITE）等科学设施；普林斯顿等离子物理实验室（PPPL）依托TFTR 装置开展过氘氚实验，聚变功率约10.7MW；还建设了球形托卡马克设施NSTX-U，探索新型聚变堆途径。美国能源部加大力量多次组织开展聚变能开发路线评估，制定聚变路线，2040 年建成投运示范堆。

DIII-D 是美国通用原子能公司（GA）运行的美国最大托卡马克装置，依托装置灵活的特点，发展了最先进的等离子体控制、运行、加热、数值模拟，开展面向ITER 乃至未来聚变堆的探索实验研究，提出了引领聚变堆等离子体的研究方向。2024 年12 月5 日，IE 报道称研究人员成功在DIII-D 上实现两大关键性进展：一是通过“邻近控制”算法成功在超出Greenwald 密度上限20%的条件下实现等离子体的高质量约束；二是在等离子体的边缘创造了能够耐更高密度和温度的“超级H 模”聚变等离子体。

NIF 是世界最大的激光器，由美国加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）研制。2022 年12 月13 日，NIF 首次在可控核聚变实验中实现核聚变反应的净能量增益，在人类历史上首次达到了聚变产能大于驱动聚变发生的激光能量这一“点火”里程碑。2023年10 月，NIF 成功点火次数增至四次。

欧盟：欧盟聚变路线紧密关联ITER 计划，计划在ITER 实现氘氚运行后，2040 年开始建造示范堆，并于2050 年建成。依托JET、ITER 等国际项目欧盟开展了聚变研究，经验丰富。JET 装置大规模开展3 轮氘氚实验，2023 年创下了聚变能量69MJ 的世界纪录；与日本合作建设JT-60SA、IFMIF 等研究设施、成员国建设DONES、DTT、JULE-PSI 等设施，攻克ITER 不能解决的聚变堆工程技术问题。同时，欧盟也在积极部署核聚变研究科研设施，支持各成员国装置（ASDEX-U、TCV、WEST 等）的运行、升级，进一步丰富等离子体物理研究经验。

JET，又称欧洲联合环，位于英国牛津附近的卡勒姆聚变能源研究中心（CCFE），由英国原子能管理局（UKAEA）运营。JET 在1983 年正式投入运行，2023 年退役。退役前曾是全球规模最大、功率最强的在运托卡马克研究装置。1991 年11 月，JET 进行了世界首次氘氚实验，反应产生了1.7MW 的聚变功率，证实了受控核聚变作为先进能源的科学可行性。2023 年12 月JET 最后一次实验中，JET 使用0.21 毫克D-T 燃料在5 秒产生69MJ 的聚变功率，再次打破历史记录。

WEST 装置是法国的超导托卡马克装置，由位于普罗旺斯卡达拉舍的法国原子能委员会（CEA）负责运行。其主要的研究目标为：为ITER 解决主动冷却、全钨偏滤器的运行技术问题；掌握金属第一壁条件下等离子体壁平衡时间尺度内的等离子运行方案。

日本：日本聚变技术路线以托卡马克为主，通过ITER 等国际合作项目与欧洲紧密合作，工程技术雄厚，其聚变装置JT-60U 具有国际上最高的聚变三乘积（1.5×1021）。日本通过BA计划与欧盟紧密合作，以JT-60SA 为载体，掌握聚变堆的等离子体物理和技术。在仿星器领域，日本还建造了大型螺旋装置LHD，开展技术研究。日本的聚变能发展思路是以ITER 和JT-60SA 为载体，研究和掌握下一代聚变堆的等离子体物理和技术，通过BA 计划以及国内部署的其他设施研究解决下一代聚变堆的核工程技术问题。

JT-60SA 是目前国际上规模最大的全超导托卡马克装置，其前身是日本的JT-60U。JT-60SA 装置是欧盟和日本签署的科学合作协议“更广泛方法（BA）协议”的一部分，主要任务为：支持ITER 项目的开展，对ITER 关键物理进行补充和解决聚变堆（DEMO）所面临的工程问题。JT-60SA 装置将追求实现完全无感应电流驱动、稳态运行模式，以及超过无壁磁流体不稳定性（MHD）极限下的高比压运行模式。

韩国：韩国依托全超导聚变装置（KSTAR）开展ITER 前的等离子体高参数稳态运行研究，计划2040 年前后建成聚变示范堆。韩国的聚变能计划是基于其大型超导托卡马克装置KSTAR 过渡到ITER，推动DEMO 到2030 年建成，聚变电站于2040 年建造。

2、 国内：2030’s 年建成CFEDR 工程堆，2050’s 年建成PFPP 原型电站

中国自20 世纪90 年代开始托卡马克研究，先后建成运行合肥超环（HT-7）、中国环流器二号（HL-2A）及东方超环（EAST）等装置。2006 年中国正式加入ITER 项目，负责完成了ITER 装置多个重要部件的设计、制造与装配任务。我国根据自己的国情，制定了中国磁约束聚变能发展路线：实验装置-实验堆-工程堆、示范堆-商业堆。

中国磁约束聚变能的开发将分为3 个阶段：

第一阶段：推动CFEDR 立项并开始装置建设，形成聚变技术实践的基础条件；

第二阶段：计划2030’s 年左右完成CFEDR 建设，调试装置运行并进行物理实验，逐步验证聚变能源的可行性与稳定性；

第三阶段：在CFEDR 装置上进行磁约束聚变能源的难点技术探索，计划2050’s 年前后建成商业聚变示范电站，实现磁约束聚变能源的商业化应用。

目前，我国形成了以专业院所（核工业西南物理研究院和中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所）为主，多家高校和研究单位共同参与的核聚变技术开发格局。西南物理研究院建造的“环流（HL）”系列装置和中科院等离子所建造的“HT”系列装置为我国核聚变领域在各种技术路线上积累了丰富的经验，其所对应的最新装置“环流三号”和“东方超环”在今年均取得重大进展突破。

环流三号（HL-3）装置旨在为ITER 及未来聚变堆的关键科学和技术问题的解决提供研究平台与支撑，重点开展了ITER 相关运行模式研究、高性能等离子体运行及相关物理（高密度、高比压、高自举电流）研究、先进偏滤器概念设计与验证、高热负荷材料与部件测试以及聚变等离子体关键物理研究。

2025 年3 月28 日，环流三号在最新实验中首次实现原子核温度1.17 亿度、电子温度1.6 亿度的参数水平，综合参数大幅跃升，相关技术指标达到国际前列，创造了我国核聚变研究多项新纪录，标志着中国可控核聚变研究进入燃烧实验阶段。

东方超环（EAST）是由中国科学院合肥物质研究院等离子体物理研究所设计研制的国际首个全超导托卡马克装置，2006 年建成并实现首次放电。该装置主要以射频（RF）加热主导，能够实现低动量功率注入，为ITER 相关研究提供支撑。该装置旨在为实验堆设计与建设提供科学依据，并为ITER 项目的建设提供直接经验，进而推动等离子体物理学及相关学科与技术的发展。主要研究方向包括全超导托卡马克稳态运行所面临的工程物理学挑战，托卡马克稳态运行的实时控制与安全操作对策，及相关辅助加热物理、等离子体约束与输运特性研究等，并在全金属壁环境及稳态偏滤器运行条件下开展等离子体与壁相互作用研究，为未来聚变反应堆研发辅助加热、诊断与控制技术。

2025 年1 月20 日，EAST 成功实现超1 亿摄氏度、1066 秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行。亿度千秒量级稳态高约束模的实现充分验证了聚变堆高约束模稳态运行的可行性，对聚变堆的建设和运行具有重大的意义。

3、 私营企业：产业化进展降低行业门槛，私营企业陆续入场

私营企业积极开展未来发展路线及聚变产业的相关部署。随着相关材料和技术的突破，尤其是新型高温超导材料的研发与产业化不断取得进展，紧凑型核聚变装置成为现实。聚变装置呈现出体积更小、建造更快、成本更低的发展态势，私营企业进入核聚变领域的门槛随之降低。根据FIA 发布的2024 年聚变能产业报告，截至2024 年7 月，核聚变行业累计融资规模71 亿美元，较2023 年增长14.5%。其中，Xcimer Energy 新增融资1 亿美元，SHINETechnologies 新增融资9000 万美元。聚变商业公司的投资者呈现多元化特点，包括个人投资者（比尔·盖茨、杰夫·贝索斯等）、国家主权财富基金（Kuwait Investment Authority、淡马锡控股等）、能源企业（雪佛龙技术风险投资、意大利国家石油公司、挪威国家石油公司等）以及诸多国际知名公司（谷歌、软银、丰田、尼康、索尼、米哈游等）

4、评价聚变堆性能的指标：能量平衡、氚自持、可利用率、耐辐照能力

可控核聚变评价指标中，能量平衡、氚自持、可利用率、耐辐照能力4 个指标最为关键，可用于各种聚变堆的技术性能差异比较。1）能量平衡指核聚变反应中输出能量与输入能量的比值，通常用Q 值表示。当Q>1 时，反应产生的能量超过维持反应所需的输入能量，标志着技术可行性；2）氚自持：氚是稀缺资源，世界上现存的氚总量不足30kg。聚变堆要实现商业应用，必须实现氚自持，即增殖量超过消耗量。3）可利用率：反应堆稳定运行时间占总运行时间的比例，反映工程可靠性。4）耐辐照能力：材料在中子辐照下的损伤程度，通常以离位损伤深度（dpa）衡量。

国际公认聚变能源开发4 个重要节点，分别对应当前水平-ITER 水平-商业示范堆水平-商业堆水平。能量平衡、氚自持、可利用率、耐辐照能力4 个指标最为关键，可用于各种聚变堆的技术性能差异比较。聚变能源发展需要跨越4 个里程碑节点，节点1 为当前的领域最优水平；节点2 为ITER 水平；节点3 为聚变商业示范堆（DEMO）水平；节点4 为第一代商业堆水平。