1 中国环流三号的最新突破与里程碑成就
中国核聚变能源发展迎来历史性时刻。全国政协委员、中核集团聚变领域首席科学家段旭如在2026年全国两会期间透露，预计到2027年，新一代人造太阳"中国环流三号"（HL-3）将开展燃烧等离子体实验研究，这标志着我国磁约束聚变研究正式步入世界最前沿行列。核聚变被全球科学界公认为能源革命的重要方向，其商业化应用将对人类能源结构产生革命性影响。
"中国环流三号"是由中核集团核工业西南物理研究院自主设计建造的托卡马克核聚变装置，因模拟太阳内核反应机制被称为"新一代人造太阳"。该装置以本世纪中叶实现聚变能应用为战略目标，主体总高8.39米、直径8米，是我国规模最大、参数最高的磁约束核聚变实验装置，核心技术指标位居国际前沿水平。截至2026年初，中核集团核工业西南物理研究院已建成包括"中国环流三号"在内的一批国际先进实验装置，突破了多项关键核心技术，为中国聚变能研究提供了坚实支撑。
2025年成为"中国环流三号"的突破之年，该装置在国内首次实现原子核（离子）温度1.2亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的"双亿度"高参数运行，创下我国聚变装置运行新纪录。这一突破的意义非凡——太阳核心温度约为1500万摄氏度，而"中国环流三号"实现的温度已达到太阳核心温度的8倍以上，为聚变反应创造了必要条件。更令人振奋的是，2025年5月，该装置聚变三乘积达10^20量级，这个参数（聚变三重积）是衡量聚变装置性能的关键指标，代表了密度、温度、约束时间的乘积，达到这一阈值意味着中国聚变研究快速挺进燃烧实验阶段。
技术细节：聚变三乘积（fusion triple product）是衡量聚变装置性能的核心参数，由等离子体密度、离子温度和能量约束时间相乘得出。当这个值超过一定阈值时，聚变反应产生的能量将大于输入能量，即实现"能量增益"。"中国环流三号"在2025年5月达到的10^20量级是一个重要里程碑，表明中国离实现燃烧等离子体又近了一步。
2 从跟跑到领跑：中国核聚变技术的跃迁之路
我国核聚变技术的发展，是一部从跟跑到并跑，再到部分技术领跑的进阶史。段旭如委员回顾了这一历程：在2006年参与国际热核聚变实验堆计划（ITER）前，我国核聚变研发以追赶和跟跑为主；参与ITER计划后近20年来，我国核聚变领域实现技术跃升，攻克了一系列关键技术难题。通过深度参与这一全球最大的国际科研合作项目之一，中国不仅积累了宝贵的大科学工程经验，更培养了一支世界水平的聚变研发队伍。
目前，中国与全球同步处于从科学研究向实验堆工程验证过渡的关键阶段，在聚变堆第一壁关键部件、超导导体等核心技术方面达到世界领先水平。第一壁是托卡马克装置中面对等离子体的第一道屏障，需要承受极高的热负荷和粒子流冲击，中国在这一领域的突破为未来聚变堆的建设奠定了坚实基础。同时，在超导导体技术方面，中国的研发成果已应用于多个国际聚变项目中，彰显了技术实力。
中国环流三号作为国际热核聚变实验堆（ITER）在我国的唯一卫星装置，于2023年面向全球开放进行物理联合实验。截至目前，已收到来自英国、日本、法国、德国等13个国家和国际组织的100余项联合实验提案，累计开展40余场联合实验，国际影响力持续增强。这种开放合作的姿态表明中国正在从聚变技术的追随者向全球聚变研究的贡献者和引领者转变。
3 燃烧等离子体实验的科学意义与工程挑战
燃烧等离子体实验是聚变能研发路上的关键一步。所谓燃烧等离子体（burning plasma），是指聚变反应自持的状态——即聚变产生的能量足以维持反应所需温度，不需要外部加热输入。这是实现可控核聚变商业应用的必经之路，也是世界各大聚变研究团队竞相争夺的科学高峰。
根据段旭如委员的介绍，我国计划在2027年底开启的燃烧等离子体实验研究，目标是使"中国环流三号"综合参数（聚变三乘积）在当前10^20量级的基础上提升2-3倍，开展高性能等离子体实验。这一提升看似不大，但在聚变研究中，每一个数量级的提升都需要克服巨大的科学与工程技术挑战。
科学挑战：燃烧等离子体实验面临多重科学难题，包括等离子体稳态运行控制、高能粒子物理效应、湍流和运输问题等。其中最关键的是维持等离子体的稳定约束，避免出现突然的能量释放（称为"破裂"），这种事件可能对装置内部件造成严重损伤。
在工程层面，燃烧等离子体实验需要突破多项关键技术瓶颈：
耐高能中子轰击材料：聚变反应产生的高能中子会对装置结构材料造成辐射损伤，开发能够耐受长期辐照的材料是巨大挑战
高热负荷组件：面对等离子体的组件需要承受极高的热流密度，相当于航天器返回大气层时面临的热负荷
氚自持技术：氚是聚变燃料之一，自然界中极为稀少，需要通过在反应堆中增殖产生，实现氚的自持循环
高功率加热系统：需要开发能效更高、更稳定的等离子体加热技术，如中性束注入和微波加热系统
西物院已建成并投用两套具有完全自主知识产权的高功率中性束注入加热系统，单条束线最大功率达7兆瓦，跻身国际第一梯队，有力支撑HL-3实现1.2亿度的离子温度。同时，在微波加热技术方面，自主研发的高功率回旋管成功投入运行，最高注入功率达2.5兆瓦，掌握了稳定获得电子内部输运垒的控制技术，实现电子温度1.6亿度。
4 中国聚变能发展的商业化路径与时间表
实现可控核聚变商业化需要经历多个阶段：原理探索、规模实验、燃烧实验、实验堆、示范堆、商用堆。目前我国正处于"燃烧实验"阶段，已具备开展相关实验的等离子体参数及装置运行等条件。这是一个系统性的工程，需要循序渐进地解决科学、技术和工程上的各种挑战。
根据我国当前技术和创新发展水平推演，已经制定了相对清晰的聚变能发展时间表：
值得注意的是，中国聚变工程实验堆（CFETR）的项目定位已升级，已正式更名为中国聚变工程示范堆（CFEDR），其定位从实验堆转为示范堆建设，旨在建成世界首个聚变示范堆发电站。这一定位转变反映了中国对聚变能商业化应用的信心和决心。
表：中国聚变能发展主要阶段与目标
| 阶段 | 时间节点 | 主要目标 | 关键指标 |
|---|
| 燃烧实验阶段 | 2027年 | 开展燃烧等离子体实验 | 聚变三乘积达到3×10^20量级 |
| 实验堆阶段 | 2035年 | 建成中国首个工程实验堆 | 实现长时间稳态运行 |
| 示范堆阶段 | 2045年 | 建成首个商用示范堆 | 实现净能量增益 |
| 商用堆阶段 | 2050年左右 | 实现聚变能商业化应用 | 具备经济竞争力 |
然而，段旭如委员也坦言："聚变能商业化仍面临多重挑战，还需要一定时日。从核能产业发展规律来看，核聚变商用必须经历实验堆-示范堆-商用堆等阶段，从目前进展来看，核聚变离商业应用还需时日，尚未进入商业化阶段。" 这些挑战不仅存在于科学与技术层面，还包括产业生态层面需要解决的产供链成熟性、经济可承受性、投资可持续性、监管可适配性等问题。
5 创新技术赋能聚变研发：AI与高温超导的应用
随着科技的发展，人工智能和高温超导等新兴技术正在为聚变研究注入新动力，有望加速聚变能商业化的进程。这些技术的融入可能使中国聚变发展的时间表进一步提前。
人工智能技术已经在等离子体运行监测、控制及不稳定性预测等研究中获得初步验证，有望解决等离子体控制难题，并在聚变堆系统研发、运维等方面具备很大的发展空间和潜力。西物院自主研发的聚变装置运行与控制系统CODIS，已在国内外多个聚变装置上实现推广应用。更为引人注目的是，依托HL-3研发的聚变诊断AI大模型"曦元大模型"，已获评首批中央企业人工智能战略性高价值场景。这些AI技术能够处理海量的等离子体数据，识别人眼难以察觉的模式，预测等离子体不稳定性，从而实现更精确的等离子体控制。
高温超导技术则是另一个可能改变聚变游戏规则的创新。高温超导磁体未来对于商业聚变是很关键的技术和部件，如果在该领域取得重大进展，可以提供更强磁场，有望大幅提升等离子体性能，从而使得未来聚变堆规模更加紧凑，进而缩短建造周期、降低建造成本，加速技术迭代。更强的磁场意味着能够更好地约束等离子体，提高聚变反应的效率，使装置设计更小型化、经济化。
表：创新技术在中国聚变研发中的应用与预期影响
| 技术领域 | 当前应用 | 预期影响 | 挑战 |
|---|
| 人工智能 | 等离子体控制、不稳定预测、运行监测 | 加速实验进程、提高控制精度、优化装置设计 | 数据质量与数量、模型可解释性、实时性要求 |
| 高温超导 | 下一代聚变装置设计、强场磁体开发 | 缩小装置尺寸、降低运行成本、提高能量效率 | 材料成本、制冷需求、工程可靠性 |
| 中性束注入 | 7MW中性束加热系统，实现离子温度1.2亿度 | 提供高效等离子体加热、推动参数提升 | 能效优化、长期运行稳定性、维护便捷性 |
| 真空室技术 | 1/8真空室及总体安装系统研制 | 为未来聚变堆提供核心容器解决方案 | 材料耐受性、精密制造、热负荷管理 |
除了AI和高温超导，中性束注入技术也取得了显著进展。西物院已建成并投用两套具有完全自主知识产权的高功率中性束注入加热系统，有力支撑HL-3实现1.2亿度的离子温度。同时，在真空室技术方面，聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT，俗称"夸父"项目）已取得重要突破，其八分之一真空室及总体安装系统通过专家组测试与验收。该真空室组件采用"橘子瓣"造型设计，需要满足极端环境下的材料耐受性、精准的磁约束系统集成和超高真空环境维持能力。
6 全球竞争与合作新格局下的中国聚变发展
全球近40个国家推进聚变计划，聚变能商业化已形成加速态势。根据国际原子能机构2025年发布的世界聚变展望报告，各国都在积极布局可控核聚变研发。这种全球竞争格局既带来了合作机会，也增加了技术竞争的紧迫性。
在AI驱动核电发展的背景下，核电与算力基础设施的协同布局成为新的趋势。全国政协委员、中核集团总经理助理卢铁忠指出："核电具有长期稳定运行、零碳排放、高效可靠等独特优势，能够为AI算力中心这类高负荷、不间断用电设施提供坚实的基荷能源支撑。" 事实上，美国高科技公司Meta已与三家核电公司合作，目标是到2035年新增及保有6.6吉瓦核电能源，以满足未来数据中心投运后的能源需求。微软、谷歌和亚马逊也分别与不同的核能企业达成协议，购买核电站电能。这些动向的背后，是高科技公司和互联网企业竞相投资数据中心与人工智能所带来的能源需求。
中国在聚变领域采取了开放合作的策略。2023年，中国决定面向世界各国开放新一代"人造太阳"中国环流三号等装置。2025年，燃烧等离子体国际科学计划项目在合肥正式启动，BEST装置的全球研究计划同步发布，来自10多个国家的科学家共同签署《合肥聚变宣言》，标志着国际合作进入新阶段。这种开放姿态不仅有助于汇聚全球智慧，也彰显了中国在聚变领域的自信和实力。
然而，人才培养仍是制约聚变发展的关键因素。我国核聚变能发展正处在从基础科研到工程化应用的关键转变阶段，工程化发展对专业人才的需求进入快速增长阶段。段旭如委员建议国内具备核工程、核技术等相关专业优势的高校布局高校学科与招生，纳入国家研究生专项招生计划，并构建校企协同育人长效机制，保障培养人才精准适配产业需求。同时，他强调协同攻关和联合攻关是重要方向，国内聚变领域技术团队有限，需分工协作以充分利用现有优势团队。
7 结语：聚变能未来的前景与挑战
中国环流三号在2027年开展的燃烧等离子体实验，将是中国走向聚变能源强国的重要一步。这项实验不仅具有科学意义，更将检验中国是否掌握了建设未来聚变堆的关键技术和工程能力。如果成功，将为中国在2035年左右建成工程实验堆、2045年左右建成商用示范堆奠定坚实基础。
然而，我们也要清醒认识到，聚变能商业化仍面临多重挑战，还需要一定时日。在科学与技术层面，亟需突破燃烧等离子体稳态运行、耐高能中子轰击及高热负荷材料等难题；在产业生态层面，需要解决产供链成熟性、经济可承受性、投资可持续性、监管可适配性等问题。聚变能的最终实现不仅依赖于科学家的智慧，也需要政策支持、产业协同和社会各界的长期关注。
正如段旭如委员所言，我国核聚变技术的发展是一部从跟跑到并跑，再到部分技术领跑的进阶史。中国环流三号即将开展的燃烧等离子体实验，将是这一进阶史上的新里程碑，也是中国为全球应对能源挑战和气候变化贡献的"中国方案"。随着创新技术的不断融入和国际合作的深化，人类距离最终实现清洁、安全、无限的聚变能源梦想正在变得越来越近。