美國明確將“可控核聚變”提升至國家戰(zhàn)略核心地位,不僅是對技術(shù)突圍的渴望,也是其在深陷AI耗能攀升、能源結(jié)構(gòu)失衡等“泥潭”下的無奈之舉。
近期,美國密集性推出《核聚變科學與技術(shù)路線圖》等系列核聚變技術(shù)研發(fā)與商業(yè)化助推政策,明確將“可控核聚變”提升至國家戰(zhàn)略核心地位。其全力押注“人造太陽”的背后,不僅是對技術(shù)突圍的渴望,也是美國在深陷AI耗能攀升、能源結(jié)構(gòu)失衡等“泥潭”下的無奈之舉。
核聚變:美國能源荒的“絕對答案”
核聚變是指將兩個較輕原子核(如氘、氚等)在超高溫下融合并釋放巨大能量的過程。在多重戰(zhàn)略焦慮疊加下,排放低、高可靠、供能穩(wěn)定的“可控核聚變”已然成為未來美國能源科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展僅存路徑。
一是傳統(tǒng)能源難填AI“無底洞”。隨著AI應用場景的持續(xù)拓展,美國未來數(shù)據(jù)中心的耗電量將呈現(xiàn)指數(shù)型增長。據(jù)德勤統(tǒng)計,預計2035年美國AI數(shù)據(jù)中心電量需求將增長30倍以上,無論是煤炭、天然氣、核裂變能還是可再生能源(風能、太陽能等)均無法穩(wěn)定滿足美國未來的能源需求。在美國面臨電網(wǎng)設施老舊、發(fā)電廠建設緩慢、專業(yè)勞動力短缺等問題下,核聚變成為其擺脫能源限制、構(gòu)建“AI+無限能源”閉環(huán)的“唯一”選擇。比爾·蓋茨也稱“核聚變突破堪比工業(yè)革命前蒸汽機的發(fā)明”“意義重大,怎么強調(diào)都不為過”。、
▲美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的核聚變點火設施
二是資金涌入加速推動核聚變“商用化”轉(zhuǎn)型。受核聚變超導體技術(shù)突破、AI賦能核電研究、政策鼓勵等多重利好信息影響,2025年該領(lǐng)域投資呈現(xiàn)“井噴式”增長。據(jù)《2025年全球聚變行業(yè)》報告顯示,核聚變公司籌資同比增長178%,創(chuàng)下自2022年以來的最高年度投資額。國際原子能機構(gòu)(IAEA)預測,2030年全球可控核聚變市場規(guī)模有望達到4965億美元。為此,谷歌、微軟、英偉達、Meta等美國AI行業(yè)巨頭競相下場投資核聚變行業(yè),旨在為其保障AI數(shù)據(jù)中心電力供應、搶占新能源市場份額提前布局。
三是各國加速布局“核聚變”賽道引發(fā)美國競爭壓力。2025年,中國、歐盟、日本等國相繼宣布或計劃推出本國核聚變發(fā)展政策,全球核聚變行業(yè)進入“中美主導、多方并進”的關(guān)鍵期。如日本接連修訂及發(fā)布《核聚變能源創(chuàng)新戰(zhàn)略》、《日本核聚變能源產(chǎn)業(yè)白皮書》等,將“核聚變能源產(chǎn)業(yè)化”列為戰(zhàn)略核心內(nèi)容;韓國發(fā)布“關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展路線圖”,旨在加快核聚變技術(shù)研發(fā);歐盟計劃在2025年內(nèi)發(fā)布其首個“歐盟核聚變戰(zhàn)略”。美國則接連推出《部署先進核反應堆技術(shù)以保障國家安全》、《核聚變科學與技術(shù)路線圖》等政策,明確將核聚變列為國家戰(zhàn)略重點,旨在加快核聚變能源的研發(fā)與商業(yè)化進程,爭奪“核聚變賽道”先發(fā)優(yōu)勢。
四是核聚變進入國際規(guī)則制定關(guān)鍵期。核聚變作為新興能源,其國際研發(fā)及監(jiān)管規(guī)則均“空白”,誰能率先主導該領(lǐng)域國際規(guī)則制定,誰就將掌握未來能源話語權(quán)。10月31日,美國牽頭加拿大等七國集團(G7)國家發(fā)布《核能與聚變能聲明》,稱應盡快制定統(tǒng)一的首批聚變能設施的國際安全標準與監(jiān)管政策。同時,美國核監(jiān)管委員會(NRC)已陸續(xù)制定多條聚變能監(jiān)管相關(guān)法案,并在同日本、韓國、英國、加拿大等國家簽訂核聚變項目合作中主動推介,將聚變監(jiān)管規(guī)則列為重點合作項目,為建立以美國為主導的國際聚變規(guī)則和監(jiān)管體系全力“拉票助威”。
“核聚變”難圓美“電力富裕”夢
核聚變業(yè)界長期流傳一句戲言,“任何時間問科學家,可控核聚變的商用時間永遠還有50年”。雖然在多重技術(shù)突破下,美核聚變公司Helion Energy放出豪言稱將計劃在2028年實現(xiàn)聚變發(fā)電廠商業(yè)化。但不可忽視的是,美國距離其真正落實仍需通過“多重關(guān)卡”。
首先是“技術(shù)關(guān)”。目前在核聚變技術(shù)層面仍面臨多重難題:如“核心燃料”等離子體穩(wěn)定持續(xù)燃燒;耐極端條件(極端高溫、高能中子沖擊等)材料研發(fā)、核聚變能量轉(zhuǎn)化低效等,以上技術(shù)關(guān)卡均難在短期內(nèi)實現(xiàn)突破。此外,公眾對環(huán)境污染等議題日趨敏感,即便核聚變幾乎不產(chǎn)生任何放射性物質(zhì)和污染,但受核裂變污染帶來的“核恐懼”影響,核聚變商業(yè)應用普遍化仍需克服諸多“清潔排放困境”。
其次是“資金關(guān)”。核聚變產(chǎn)業(yè)前期耗資巨大,僅單個核聚變廠建設就需要7億美元左右,美國當前的投資水平遠難滿足建設需求。且美國公共資金投資相對滯后,嚴重依賴于私營部門驅(qū)動。如美國國會授權(quán)的“里程碑式聚變發(fā)展計劃”實際撥款不足授權(quán)額的20%,導致科研與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化出現(xiàn)“斷層”。美國能源部也坦承,其規(guī)劃的時間表(2030年代示范、2040年代推廣)高度依賴公私部門的投資力度。此外,當前私營投資存在較強跟風和概念投資因素,若美國核聚變行業(yè)無法如期交出“滿意答卷”,極易出現(xiàn)研發(fā)資金鏈“斷供”。
最重要的是“中國依賴關(guān)”。目前,美國在超導磁體、電容器薄膜等關(guān)鍵聚變反應堆部件方面對中國存在嚴重的依賴。如電容器薄膜作為核聚變反應堆必備消耗品,目前80%產(chǎn)量來自中國。據(jù)美國特殊競爭研究項目核聚變能源規(guī)模化委員會發(fā)布的《融合前進:賦能美國的未來》顯示,中國在鎢(占全球80%)、釩(占全球67%)、釔(占美國94%)、氚增殖劑“鋰-6”、激光二極管原材料“鎵、鍺、銦”等領(lǐng)域均占據(jù)絕對主導地位。美國能源部更是將對華供應鏈依賴稱為“戰(zhàn)略噩夢”。
可見,美國雖然全力“押注”核聚變,希望借此滿足AI供電訴求、拉平對華能源起跑線,但在面對技術(shù)、資本和供應鏈的“重重難關(guān)”下,其最終成敗或許仍需更多個“50年”來驗證。
原文標題《美國押寶“核聚變”革命的考量與困境》,文章轉(zhuǎn)載自公眾號“中國現(xiàn)代國際關(guān)系研究院”,作者范曉瑩,中國現(xiàn)代國際關(guān)系研究院科技與網(wǎng)絡安全研究所研究人員。
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