摘要：核聚变技术，因其近乎无限的能源潜力和清洁环保的特性，被视作打开 “能源自由” 大门的关键钥匙，也因此成为全球各国激烈角逐的科技制高点，中美两国在此领域的竞争尤为引人注目。

在全球能源格局面临重大变革的当下，传统化石能源储量有限、环境污染等问题日益凸显，寻找可持续、清洁且高效的能源成为当务之急。

核聚变技术，因其近乎无限的能源潜力和清洁环保的特性，被视作打开 “能源自由” 大门的关键钥匙，也因此成为全球各国激烈角逐的科技制高点，中美两国在此领域的竞争尤为引人注目。

能源之争，本质上就是国运之争，一个国家在能源领域的掌控力与创新力，将深刻影响其未来在全球经济、政治舞台上的地位与发展潜力。

核聚变能之所以如此重要，是因为其燃料来源极为丰富。核聚变的主要燃料氘，广泛存在于海水中，据估算，仅 1 升海水中的氘经过核聚变反应释放的能量，就相当于 300 升汽油完全燃烧产生的能量。

而且，核聚变反应过程中几乎不产生温室气体和长期放射性核废料，对环境的影响极小，从根本上解决了传统能源带来的环境污染和气候变化问题。若核聚变能源能够实现大规模商业化应用，将彻底改变全球能源结构，保障能源供应的稳定性和安全性，推动人类社会进入一个全新的能源时代。

美国在核聚变研究领域起步较早，投入了大量资源，构建起了一套较为完善的研发体系。美国拥有多个极具代表性的核聚变装置。

位于加州圣地亚哥的 DIII-D 装置，是全美较大的托卡马克装置之一。它就像一个超级 “等离子体牢笼”，能产生超强磁场，强度达到地球磁场的 4.3 万倍，紧紧束缚住高温等离子体，为核聚变反应创造必要条件，还成功解决了国际热核聚变实验堆中 “等离子体破裂” 和偏滤器热负荷这两个大难题。

普林斯顿 PPPL 的 NSTX-U 采用独特的球形托卡马克设计，在约束等离子体方面表现出色，经过多年维修，2024 年重新启动，承担着新的重要研究任务。

威斯康星大学的 Pegasus-III 虽然规模相对小，但它专注于无电流启动技术研究，这种创新技术能简化装置结构、降低成本，而且它具备快速实验能力，大大提高了研究效率。同样来自威斯康星大学的 HSX，是全球首个准对称仿星器，通过特殊的无电极湍流控制技术，让等离子体约束效率大幅提升。

由 MIT 牵头研发的 SPARC，计划采用超强磁场的高温超导磁体，目标是在 2030 年实现能量净增益，一旦成功，将是核聚变技术从理论走向实际应用的重大突破。

美国在核聚变研究上，形成了产学研协同创新的模式。顶尖高校实验室间竞争激烈，比如 MIT 在 SPARC 项目中发挥主导作用，还开发了高精度的核聚变云平台；普林斯顿 PPPL 运营多个装置，拥有先进的模拟代码。还有威斯康星大学、加州大学圣地亚哥分校、德州大学奥斯汀分校等高校，在不同方面助力美国核聚变研究。

国家实验室也功不可没，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置，能制造出极端实验环境，还在探索新的技术方法；橡树岭实验室在材料研究上成果突出，研发的抗辐照钢提升了核聚变装置材料的性能，并且是 ITER 中心螺线管磁体核心供应商。

此外，美国的私营企业在核聚变研发中十分活跃，像 Commonwealth Fusion Systems、Helion、TAE Technologies 等企业，获得大量资金支持，积极推动核聚变技术的发展和商业化。

美国核聚变研究高度依赖私营企业融资，虽然短期内能汇聚大量资金，但资本的逐利性使得研发方向容易受到市场波动和短期利益影响。

企业为了尽快实现盈利，可能过度聚焦于短期可商业化的项目，而忽视了对核聚变基础科学问题的深入研究，这对于需要长期、持续探索的核聚变技术而言，可能会导致根基不稳。

在科研合作方面，美国高校、国家实验室以及企业之间虽有合作，但由于各方利益诉求不同，在一些跨机构的大型项目中，协调成本较高，信息流通存在一定阻碍，导致科研进度有时会因内部沟通不畅而延缓。

而且，美国的研发体系在一定程度上存在过度竞争现象，各研究团队为争取有限资源，可能出现重复研究的情况，造成科研资源的浪费。

中国在核聚变领域虽起步稍晚，但发展势头强劲，成果丰硕。近期，中国科学院合肥物质科学研究院取得重大进展，其大科学团队研制的聚变堆主机关键系统综合研究设施 —— 八分之一真空室及总体安装系统通过专家组测试与验收，系统研制水平及运行能力达到国际先进水平。

在安徽合肥的实验厂房内，这个像巨型 “橘子瓣” 的装置采用 D 型截面双层壳体结构，总高 20 米，真空室壳体用的是特殊超低碳不锈钢材料，重达 295 吨。未来，8 个这样的 “橘子瓣” 会组合成完整的真空室，为下一代 “人造太阳” 提供关键保障。

真空室在聚变堆里是极为重要的部分，作为离堆芯最近的核安全屏障，它既要保证上亿度的等离子体稳定运行，又要给超导磁体提供安全防护，对技术指标要求极高。中国科研团队经过十年努力，成功掌握了未来聚变堆完整环形真空室的关键技术，获得 40 余项发明专利。

这一系统不仅为未来聚变堆主机真空室内部部件的安装、检测等提供了全尺寸综合实验平台，其相关技术还在粒子加速器、精密机械等多个领域得到应用。

随着聚变堆主机关键系统综合研究设施各子系统相继研制成功并投入运行，中国逐步建立起从基础研究到技术验证和工程应用的完整链条，为聚变堆的设计、建设、运行奠定了坚实基础。

对比中美在 “人造太阳” 领域的发展，美国依靠早期的投入和积累，在装置建设、科研团队以及企业参与度上有先发优势。但中国凭借强大的科研攻关能力、国家战略的有力支持以及高效的科研组织协调能力，在关键技术突破和工程建设方面快速推进。

从八分之一真空室及总体安装系统的成功验收能看出，中国在核聚变工程化应用的道路上稳步前行。未来，随着中国在核聚变领域的持续投入和技术不断进步，有望在核聚变能源的大规模商业化应用方面后来居上，为全球能源转型贡献中国智慧和力量，引领人类迈向 “能源自由” 的新时代。

而这一过程，也将极大提升中国在能源领域的话语权，为国家的长远发展和国际竞争力筑牢根基，深刻改写全球能源与国运竞争的格局 。

来源：奇圆科普站