“能源是什么？你想到的第一個畫面是什么？”在采訪的中程，孔德峰話鋒一個急轉，突然反問過來。

孔德峰不是媒體人，他是一個標準的理工男，但他問過很多人這個問題。他是真的好奇。

去年，他也這么問過中央美術學院的一群教授。他當時的身份是合肥綜合性國家科學中心能源研究院科發處處長、聚變產業應用研究中心副主任。從2007年讀研開始，他專注核聚變的研究方向，算算時間，已近20年。

他問出了問題，回答卻總是不能令他滿意，大部分人都是一樣的反應：黑色的煤炭，黑色的石油，黑色的環境污染……“難道這不奇怪嗎？”孔德峰反問道，這個社會離不開能源，但是人們對能源卻沒什么好感。

孔德峰還是一個航天迷。貨比貨，更“誅心”。因為航空航天與能源緊密連接，“你問航天（的第一畫面），是白色的火箭，白色的宇航服，是探索宇宙，是航天精神……”

本質相差不遠的兩個領域，一個是發出“白月光”的月亮，另一個竟是地上骯臟的“六便士”?？椎路宓贸鏊慕Y論：“你會發現，我們能源的這個‘人設’，實在是有點糟糕?！?/p>

這也是為什么，身為“理工男”“科研人”“工程師”的孔德峰，要去找央美合作，“借助美的東西，為聚變、可控核聚變，甚至是為能源，重新造一個人設出來”，他說。

孔德峰，國家重點研發計劃項目首席科學家，合肥工業大學聚變科學與工程學院執行院長，合肥聚合聚變技術有限公司創始人

因此，當我們討論核聚變的時候，在高深晦澀的科學原理之前、在震撼的大科學裝置之前，或許應該重新認識能源的樣子。不一個樣子的能源，也將把文明變成不同的樣子。

下一站，核能

去年9月，與央美合作的科普展覽，在央美的美術館開幕，名字就叫“能源與文明——科學藝術·聚變未來”。核聚變是主角，但是，展覽用了很大的篇幅，回顧從鉆木取火到核聚變的能源技術演變，講清楚能源究竟是怎么來的?！耙驗樵谝粋€能源人的視角中，能源的類型，對人類文明形態有本質的影響?！笨椎路逭f。

能源是怎么來的？這個問題從本質上回答，并不復雜。因為在根本上，地球上的人類能感受到的超過99%的能源，都來自太陽。

光伏、風能、閃電，都是太陽能的不同形式。連煤、石油、天然氣這樣的“化石能源”，也是遠古植被儲存下來的太陽能。太陽能之外，地球形成時的地熱能、以及地球自轉所帶來的潮汐能，為人類所開發的程度極小，可以忽略不計。因此可以說，對人類而言，太陽哺育了一切。于是，關鍵問題變成了人類使用能源時的轉化效率。

對人類而言，太陽哺育了一切，而太陽的能量來自核聚變反應

在原始社會，人類攫取能源的最重要方法是采摘果實。這個過程中，太陽照射樹木植物，通過光合作用，太陽能儲存到果實或者種子上；通過進食，能量為人類所獲?！氨举|上，就是太陽能通過多重轉化，最后轉化成人體能量?！笨椎路褰忉?。

不難理解，如此一來在原始社會，能量的轉化效率有多低——樹木那么多，果樹只是極少數；果樹那么大，果實也只是一小部分；最終，成熟的果實也僅有一小部分為人類所用。人類打獵攝取能量，也是一樣的道理，只有極小部分能量完成了轉化。

進入農業社會，“太陽直接照射到禾苗、水稻這些作物上，（太陽能）轉化成種子的比例大幅提升”，孔德峰解釋。所以，農業社會才能養得起大規模的人口。人員聚集生活，開始了社會組織形態的演化。

進入工業社會，煤、石油、天然氣，本質都是化石能源，人類以“電力”的形式，把能源集中到發電廠。于是，能源集中起來，可以支撐城市的運轉和發展，才有了高度發達的城市文明。

每當人類找到一種更高效的利用太陽能的方式，文明就完成一次躍遷。

化石能源之后，下一個主力能源會是什么呢？孔德峰的答案是：核能。

四川成都的中國核動力研究設計院內，中核集團“玲龍一號”試驗臺架/新華社記者 劉坤 攝

“我自己的判斷是，如光伏、風電的新能源，會成為非常重要的能源形態，但它們更多的是，在核能時代之前的一個過渡期?！笨椎路逭f。

去年夏天的央美，相似的演化路線，以藝術的形式被展覽出來。核聚變的部分，三大裝置“閃電”“?！焙汀霸焯枴币笋v足。

其中的“造太陽”，是用光纖設備導引自然的陽光，在館內的白墻上，投射出一個直徑5米的“人造太陽”，光纖絢麗又柔和。

它暗合了核聚變能源兩個最重要的特點，一個是，哺育了人類的太陽能，就來自太陽上的核聚變反應，因此人類要掌握核聚變能源，就是要人工造一個“太陽”。另一個，是它如陽光般清潔、耀眼——能源不再是“黑黑的什么”。

“瓶中的太陽”

聚變能源的“起點”很高，甫一問世，就有人稱它是能源界的“圣杯”，乃至“終極能源”。

連行業內的人都有不安，敢叫終極能源，就意味著，這是最終的能源解決方式?！坝写罄芯统鰜碣|疑，這個說法會不會太重？”孔德峰說。

但人們對它的高期望，也是有依據的。聚變能源的歷史，據孔德峰介紹，可以從愛因斯坦的質能方程開始。E=mc2，意思是，質量可以轉換為能量，而且是爆發式的能量。

核能歷史的高能一頁，便是1945年對日本的核打擊。世界一起目睹，質能方程中的“爆發式的能力”是多么恐怖。

1952年，基于核聚變反應的氫彈試驗成功，這種毀天滅地的威力深深地震撼了當時的人類。

1952年11月1日，美國第一顆氫彈爆炸成功/圖源：視覺中國

氫彈是不可控的核聚變，帶著令人憂懼的力量?？茖W家們開始關注，有沒有一種“可控核聚變”的辦法——它讓能量通過聚變反應慢慢地、可控地釋放。唯如此，這股強大的力量，才能為人所用。

一開始，研究人員充滿信心，他們認為20年左右即可實現可控核聚變。往后，“時間表”一拖再拖。

如今70多年過去，不同核聚變團隊的時間表依然長短不一，以至于行業戲說，可控核聚變永遠還需要50年。

難在哪里？孔德峰介紹道，可控核聚變有很多技術路線，但無一例外，必須關注3個核心因素，等離子體的溫度要高、密度要大、能量約束時間要長，這三個數值乘在一起，數量級至少達到1021——這是一個常人難以想象的天文數字，但只是可控核聚變實現“點火”的及格線。

“點火”可以理解為，聚變釋放的能量大于等于外部輸入能量。讓我們引入一個簡單的數學計算，當釋放能量與輸入能量的比值Q遠遠大于1的時候，才能夠實現發電、為人所用。業內普遍認為，要實現聚變的商業化發電，比值Q至少應該大于等于10。

為可控核聚變劃出“及格線”的人叫約翰·勞森，英國的物理學家，他提出的這套密度、溫度、約束時間“三乘積”被稱為“勞森判據”，是可控核聚變歷史上一個里程碑式的理論，它幾乎成了衡量聚變裝置水平的核心依據。

可控核聚變三乘積歷史趨勢圖

勞森在上世紀50年代提出這條“判據”。他判斷了當時全世界的裝置，“三乘積”數量級基本在1010水平，也就是說，當時的裝置能力距離目標還有100億倍的差距。但戲劇性的是，定下了聚變能源“金標準”的勞森認為，此事決難達成，轉投其他方向了。

“勞森放棄了，但各個國家的科學家們沒有放棄，一直在做。60年代，蘇聯出現了突破。”孔德峰介紹，當時蘇聯研究的T-3裝置，一下子把溫度提高到了1000多萬度，由此出現了“第一次技術收斂”。30年后，歐洲、美國的裝置Q值已達到0.75。最新情況是，日本做到過Q=1.25。

“我們也有自己的摩爾定律：每隔幾年，三乘積就翻10倍?！笨椎路逭f。

托卡馬克，未來的門票？

聚變的演進史，托卡馬克是故事的主角。

這個來自俄語的詞，直譯的意思是“帶有磁線圈的環形腔室”，它至今仍是最重要的、科學風險最低的聚變技術。上世紀60年代開始，聚變能源發展迎來第一波高峰，標志是托卡馬克成為主流路線。

到了90年代，出現了四大著名的托卡馬克裝置，分布在美國、歐洲、日本和蘇聯，距離實現Q值大于1，也即點火條件，“到了臨門一腳的時候”。

于是，各個國家開始坐下來，共克難關。2006年，中國和歐美等共7方在巴黎簽署協議，正式開啟了國際熱核聚變實驗堆（ITER）的建設。

2026年3月31日，建設中的國際熱核聚變實驗堆ITER

那兩年，孔德峰還是一名學等離子體物理的本科生，2007年開始在中國科學技術大學碩博連讀，他正式進入核聚變領域，偶然地踏入了未來風口。

歷史總是令人意外地發展。ITER的發展百般不順，預算超支，工程不斷延后，“拖得大家受不了”。

商業資本入局，推動了第二波發展高峰。標志性的事件是，美國核聚變商業公司CFS，2021年實現了第一批高溫超導線圈的繞制，并測試成功。而后，比爾·蓋茨領投CFS，一下子投了18億美元。

“這一下子點燃了全球資本市場對可控核聚變的熱情?！笨椎路逭f。

同一時間，中國正式啟動了BEST（緊湊型燃燒等離子體實驗裝置）項目的研制；“前一代裝置”EAST實現了可重復的1.2億度101秒等離子體運行和1.6億度20秒等離子體運行，而后，放電時間繼續突破百秒、千秒，去年1月，這個數字來到1066秒。

位于中國科學院合肥物質科學研究院的“人造太陽”全超導托卡馬克大科學裝置EAST

行業內的這些范式變化和技術的突破發展，都是第二波高峰的推動因素。

當下的競賽場，種子選手當屬中國和美國。2025年，全球私營核聚變融資已達130億歐元，美國以53%占榜首，中國以34%位居第二。

絕大部分目光和經費，都在托卡馬克上，但托卡馬克以外的路線，也一樣在同步發展。

如果托卡馬克是問題的“最優解”，為什么大家還在各行其是地發展呢？

孔德峰解釋了其中的門道。“你要相信，科研人員對技術路線的判斷，有些人會有一種類似于信仰的堅持。”他介紹說，當對一個東西研究深入后，科研人員對托卡馬克、仿星器、場返位形……各自的優缺點，一清二楚。

孔德峰總結，多技術路線的發展，至少帶來3個明顯的好處。

首先，誰先實現聚變商業化仍未確定，穩妥起見，當然要押注所用“選手”；其次，競爭對手往往最知道你的缺點，“反對意見，可以提供你自己看不到的、或者另一個分析視角的缺點”；第三，事實上，多路線會提供很多原始的、原創性的新想法，甚至幫助解決了托卡馬克的問題——現實例子不少，這對保護整個體系的健康發展，起到重要作用。

孔德峰很清楚不同選擇意味著什么，代價是什么。

“托卡馬克很強，就是太貴了，成本壓不住。”孔德峰解釋，ITER為什么拖延？就是系統越來越復雜，體積越造越大，磁場越來越強，裝置越造越貴。而系統工程之復雜，按下這頭，漂起那頭，問題無盡。

位于法國圣保羅-萊迪朗斯的國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）預組裝大廳內拍攝的接受檢查的超大型設備/新華社記者 高靜 攝

從材料上，托卡馬克又分低溫超導、高溫超導。低溫超導比較成熟了，成本相對低，但是磁場不能往上提了。高溫超導能實現更強磁場，是將來“降本增效”的希望，但是現階段，孔德峰認為材料還不太成熟。

燃料路線上，“氫硼”或“氘氦3”也被押注了希望，它更加安全，“但是聚變的溫度實在太高，要十億度甚至幾十億度才能達到高效的聚變反應”。

核聚變過程

裝置層面上，場反位形，相比托卡馬克便宜得多，“幾十個億，甚至十幾個億，就能造一套裝置出來”。但是對應的，它的等離子體密度會很高，約束時間比托卡馬克要短很多，技術風險也大很多。

沒有“性價比之選”，每一條路，都會辛苦。不過孔德峰相信，核聚變領域“一兩個裝置可能會失敗，但是聚變本身一定會成功”。

幸運不會眷顧所有人，巨大的資金和人力投入，都可能落空，但是，也有一種可能是，堅持的人能拿到通向未來的那張“門票”。

想象“能源自由”

孔德峰也想拿到“門票”，無論是實現一名科研人員的事業目標，還是達成他那頗具浪漫色彩的“重新給能源打造一個人設”的愿望。

博士畢業后，孔德峰先在中國科學院等離子體物理研究所扎根9年，后于2022年，進入合肥綜合性國家科學中心能源研究院。

“公開可查的戰績”有，他負責研制了全球首套面向中大型托卡馬克的緊湊環芯部加料系統（CTI），首次在東方超環EAST裝置上開展芯部加料實驗并獲得成功。

EAST上緊湊環加料系統安裝工程圖

今年，孔德峰的事業迎來新階段。他現在的身份，是合肥工業大學聚變科學與工程學院執行院長，還是一家聚變技術公司的創始人。他選擇的路線，是場反位形，而非主流的托卡馬克。

去年夏天，在與央美的專家們交流時，孔德峰被建議說，“跟普通人講核聚變時，什么托卡馬克，什么三乘積，什么點火，是很難講清楚的。如果直接說，實現核聚變，能源價格就可以降低，電費幾乎不要錢，空調可以不用關，就好理解得多”，他很受用。

但“能源自由”的想象，顯然并不局限于此。

現有的尺度下，聚變三乘積即將抵達“勞森判據”，達到1021量級。那么隨著迭代，“三乘積”再往上提高一點，能量增益也將會快速放大，這是科學參數上的數量級跨越。另外，隨著材料、構件的更新，裝置尺寸和成本也有望迎來數量級的下降。

換言之，聚變能源這個閥門，一旦真正開啟，它帶來的將是人們過去難以想象的巨大能量。

今天的航天器，由巨大的火箭及成噸的燃料“騰云駕霧”地送入太空，而在聚變能的時代，一個小型能源，就像一個“小太陽”，不僅維持飛船的能量運轉，還直接產生動力。而那時的太空遨游，才可能成為真正的平民消費。

2026年3月，英國航天推進公司實現“Sunbird”核聚變火箭“首次等離子體”測試

實際上，連孔德峰自己也很難想象，聚變能源商業化的時代到底什么樣子?！澳莻€時代的人看我們，就像我們看1000多年前的人?！笨椎路逭f。

在他現在的想象中，“能源自由”，這個人類從未擁有的情形一旦實現，首先是物質的極大豐富。因為我們的制造業成本，除了人工之外，本質上都是能源成本。“能源自由”了，不管做什么，價格都會很低。

我們能做很多在今天看來匪夷所思的事。孔德峰說，比如，我們可以合成糧食，無論大米或者其他蔬果，在營養各方面沒有任何問題；再比如，海水淡化，一掃水資源的缺乏……

一切變化的本質，是核能時代的能量轉化效率大幅提高。那時，關于能源的“黑黑的”景象，會是長長歲月里的一個短暫誤會，成為歷史，被忘記。

本文首發于《南風窗》雜志第11期

作者 |向現

編輯 | 施晶晶

值班主編 | 吳擎

排版 | 阿車