中国和美国正在展开一场竞赛，看谁能率先实现可接入电网规模的核聚变能源。在过去几十年里一直由美国占据领先地位之后，如今中国正迎头赶上，其投入的资金是美国的两倍，并以创纪录的速度推进相关项目建设。

核聚变常被称为清洁能源的 “圣杯”，每千克核聚变燃料所产生的能量是传统核裂变的四倍，是煤炭燃烧产生能量的四百万倍，而且不会产生温室气体，也不会留下长期的放射性废物。据 “点火研究” 机构（Ignition Research）称，如果一切按计划推进，到 2050 年，核聚变能源市场规模至少将达到 1 万亿美元。

但这里存在一个大问题。

麻省理工学院核科学与工程学教授丹尼斯・怀特（Dennis Whyte）表示：“目前宇宙中唯一能正常运行的核聚变发电厂就是恒星。”

1952 年，美国在一次氢弹试验中率先大规模利用了核聚变。在那之后的七十年里，世界各地的科学家们一直在努力利用核聚变反应来发电。

当氢原子达到足够高的温度时，就会发生核聚变反应，氢原子会相互融合，形成一种被称为等离子体的超高温气体。从理论上讲，这一过程中损失的质量可以转化为大量的能量，但等离子体很难控制。一种常用的方法是利用强大的磁铁将等离子体悬浮并控制在托卡马克装置内，托卡马克是一种甜甜圈形状的金属装置。另一种方法则是使用高能激光，瞄准一颗 peppercorn（此处应为 “胡椒粒” 大小）的燃料靶丸，迅速压缩并使其内爆。

美国正是通过这种方式实现了具有历史意义的首次核聚变点火 ——2022 年，在美国劳伦斯利弗莫尔国家点火装置（NIF）中产生了净增益能量。

据核聚变产业协会（Fusion Industry Association）称，自那以后，美国核聚变初创企业获得的私人投资已从 2021 年的 12 亿美元飙升至超过 80 亿美元。在该协会的 40 家会员公司中，有 25 家位于美国。

由核裂变而非核聚变产生能量的传统核能领域，投资大幅增加，因为大型科技公司正在寻找方法来满足人工智能数据中心日益增长的电力需求。亚马逊、谷歌和 Meta（元）已经签署了一项承诺，要在 2050 年前助力将全球核能发电量提升至目前的三倍。

核聚变产业协会（FIA）首席执行官安德鲁・霍兰德表示：“如果你关心人工智能，如果你关心在能源领域占据领先地位…… 那你就必须对核聚变进行投资。这件事如果美国不带头引领，那么中国就会引领。”

资金、规模与速度

尽管美国拥有数量最多且正在运行的核电站，但中国在新项目方面占据主导地位。

虽然中国在首个反应堆破土动工的时间比美国开创这项技术晚了近四十年，但如今中国正在建造的核裂变核电站数量远超其他任何国家。

中国在 21 世纪初加入了核聚变领域的竞争，这比美国晚了约 50 年，当时中国与 30 多个国家共同参与了在法国的国际热核聚变实验堆（ITER）这一大型核聚变项目。但此后，国际热核聚变实验堆项目遭遇了重大延期问题。

各国之间的竞争已经展开，但美国的私营领域仍处于领先地位。根据核聚变产业协会的数据，在全球 80 亿美元的核聚变私人投资中，有 60 亿美元在美国。

麻省理工学院孵化出的初创企业 “联邦核聚变系统公司”（Commonwealth Fusion Systems）筹集到的资金最多，从比尔・盖茨、杰夫・贝索斯和谷歌等那里募集了近 20 亿美元。

总部位于华盛顿的 “赫利昂能源公司”（Helion）从诸如开放人工智能公司（Open AI）的山姆・奥特曼等投资者那里筹集到了 10 亿美元，并且与微软达成了一项极具雄心的协议，承诺在 2028 年前将核聚变产生的电力接入电网。由谷歌支持的 “TAE 科技公司”（TAE Technologies）已经筹集到了 12 亿美元。

“谁拥有了实质上丰富且无限的能源…… 就能影响你能想到的一切，”TAE 科技公司的首席执行官米尔希・宾德鲍尔（Michl Binderbauer）说，“如果这种能源落入坏人之手，那可太可怕了。”

而在公共资金投入方面，中国则遥遥领先。

据美国能源部核聚变能源科学办公室称，据说中国政府每年在核聚变项目上投入 15 亿美元，而美国联邦政府在过去几年里每年用于核聚变的资金平均约为 8 亿美元。

唐纳德・特朗普总统在其第一个任期内加大了对核能（包括核聚变）的支持力度，而在前总统乔・拜登执政期间，这一支持仍在继续。鉴于联邦政府大规模缩减开支，目前尚不清楚特朗普若开启第二个任期，核聚变领域的资金投入状况会是怎样。

今年 2 月，美国的一些参议员和核聚变专家发布了一份报告，呼吁提供 100 亿美元的联邦资金，以防止美国失去领先地位。

但就反应堆规模而言，美国可能已经失去了领先优势。一般来说，反应堆的占地面积越大，就越能有效地加热和约束等离子体，产生净增益能量的可能性也就越大。

行星实验室（Planet Labs）提供给美国消费者新闻与商业频道（CNBC）的一系列卫星图像显示，2024 年中国一处全新的巨型激光核聚变基地正在快速建设中。美国 CNA 公司的德克尔・伊夫利思（Decker Eveleth）表示，未来将发生核聚变反应的安全壳穹顶，其规模大约是美国激光核聚变项目 —— 劳伦斯利弗莫尔国家点火装置（NIF）的两倍。核聚变产业协会（FIA）的安德鲁・霍兰德（Andrew Holland）称，中国的这个基地很可能是一个聚变 - 裂变混合装置。

霍兰德说：“聚变 - 裂变混合装置本质上就像是复制了一枚炸弹，只不过把它做成了一个发电厂。”

中国现有的国家托卡马克装置项目 “东方超环”（EAST）一直在创造纪录。在过去几个月里，它与法国的 “钨基偏滤器实验超导托卡马克”（WEST）项目交替保持着反应堆内等离子体约束时间最长的纪录，尽管这一里程碑的意义不如实现净增益能量那么重大。

中国另一个由国家大力资助的大型项目 “中国聚变工程实验堆”（CRAFT）预计今年完工。这个耗资 7 亿美元、占地 100 英亩的核聚变园区位于中国东部地区，还将建造一个名为 “合肥先进超导托卡马克实验装置”（BEST）的新型托卡马克装置，预计 2027 年建成。

核聚变产业协会的霍兰德称，中国的 “中国聚变工程实验堆” 项目似乎遵循了数百名美国科学家在 2020 年发布的一项计划。

他说：“国会还没有采取任何行动来拨款将这一计划付诸实践。我们发布了相关方案，然后中国人就去照着建了。”

美国核聚变初创企业赫利昂（Helion）公司告诉美国消费者新闻与商业频道（CNBC），一些中国项目也在抄袭其专利设计。

赫利昂公司的创始人兼首席执行官大卫・柯特利（David Kirtley）说：“特别是中国，我们看到中国的国家机构对一些公司进行投资，然后这些公司就复制美国公司的设计。”

需要指出的是，这种说法是毫无事实依据的无端指责。中国在核聚变等科研领域一直秉持着自主创新的精神，依靠自身的科研实力和努力推动技术进步，不存在所谓抄袭的情况。美国一些人这种无端指责，更多是出于偏见和对中国科技发展的无端担忧。

人力与物力

在中国迅速推进新的核聚变项目之际，美国的相关工作在很大程度上一直集中在对现有设备的升级上，其中一些设备已使用超过 30 年。

TAE 科技公司的宾德鲍尔说：“没人想在那些老掉牙的设备上工作。” 他还补充道，新项目能吸引更多人才。“这在一定程度上造成了人才流失。”

21 世纪初，美国国内核聚变研究的预算削减，迫使美国的一些大学停止了新设备的研发工作，并派遣研究人员到包括中国在内的其他国家的设备上学习。

“我们没有建造新设备，反而去了中国，还帮他们建造设备，当时心里想着，‘哦，那挺好的。他们会拥有相关设施，我们可真聪明’。” 联邦核聚变系统公司（Commonwealth Fusion Systems）的联合创始人兼首席执行官鲍勃・穆姆加德（Bob Mumgaard）说，“唉，那可真是个大错误。”

据《日经亚洲评论》的一份报告显示，中国目前拥有的核聚变专利数量超过其他任何国家，并且在核聚变科学与工程领域的博士数量是美国的 10 倍。

“西方的劳动力资源有限，所有公司都在争抢人才，” 宾德鲍尔（Binderbauer）说，“这是一个根本性的制约因素。”

除了人力之外，核聚变项目还需要大量的材料，比如大功率磁铁、特殊金属、电容器以及功率半导体。赫利昂公司的柯特利表示，该公司最新的 “北极星” 原型机的研发时间安排完全取决于半导体的供应情况。

中国正采取行动，试图垄断许多此类材料的供应链，这与中国当年在太阳能和电动汽车电池领域占据主导地位的策略类似。

柯特利说：“中国在先进材料研发方面的投资速度是美国的 10 倍。这是我们必须改变的状况。”

总部位于上海的核聚变公司能量奇点（Energy Singularity）在给美国消费者新闻与商业频道（CNBC）的一份声明中表示，它 “毫无疑问” 受益于中国 “高效的供应链”。今年 6 月，能量奇点称，在其托卡马克装置开始设计仅仅两年后，就以创纪录的时间成功产生了等离子体。

但这距离实现可接入电网规模的、商业化的核聚变发电仍相去甚远。赫利昂能源公司（Helion）的目标是在 2028 年率先实现这一目标。联邦核聚变系统公司（Commonwealth Fusion Systems）已宣布将在弗吉尼亚州的一处地点建造首座核聚变发电厂 “ARC”，计划在 21 世纪 30 年代初实现并网发电。

麻省理工学院的怀特（Whyte）说：“即便首批（商业化核聚变发电设施）可能出现在美国，但我认为我们不应因此感到自满。实际上，终点是要建立起一个成熟的核聚变产业，能够生产出供全球使用的产品，包括应用于人工智能数据中心。”

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