你想起能源，第一個(gè)冒出來的畫面是什么？是不是黑乎乎的煤炭、飄著味的石油，還有灰蒙蒙的污染天？研究了快二十年可控核聚變的理工男孔德峰，一直對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案挺不滿意。在他心里，人類未來的終極能源本該干凈耀眼，為了給能源重新“做人設(shè)”，他專門拉上央美教授辦了科普展。

孔德峰2007年讀研就扎進(jìn)核聚變領(lǐng)域，算下來深耕快二十年，現(xiàn)在是合肥工業(yè)大學(xué)聚變科學(xué)與工程學(xué)院執(zhí)行院長，還創(chuàng)辦了自己的聚變技術(shù)公司。他沒選現(xiàn)在的主流路線托卡馬克，選了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)更高的場反位形。在他看來，人類文明每一次升級(jí)躍遷，本質(zhì)都是換了更高效的能源利用方式。

地球上超過99%的能源，追根溯源都來自太陽。光伏風(fēng)電是太陽能的不同形態(tài)，化石能源其實(shí)是遠(yuǎn)古植被存下來的太陽能，剩下的地?zé)崮艹毕荛_發(fā)程度極低，基本可以忽略不計(jì)。原始社會(huì)摘果子打獵，太陽能轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去最終能被人類利用的少得可憐，根本養(yǎng)不起大規(guī)模人口。農(nóng)業(yè)社會(huì)種莊稼，太陽能轉(zhuǎn)化成作物的比例大幅提升，這才撐得起大量人口聚集，演化出不同的社會(huì)組織形態(tài)。

工業(yè)革命后人類挖化石能源發(fā)電，集中供應(yīng)的能源撐起來現(xiàn)代發(fā)達(dá)的城市文明。現(xiàn)在化石能源走到瓶頸，大家都在找下一個(gè)接替的主力能源。孔德峰看來，光伏風(fēng)電這些新能源，只是核能時(shí)代到來前的過渡品。真正能接棒的就是可控核聚變，太陽本身的能量就來自核聚變，人類造“人造太陽”，本質(zhì)就是把太陽的能量搬到地球用。

從上世紀(jì)五十年代算起，可控核聚變已經(jīng)研究了七十多年。當(dāng)年氫彈爆炸，全世界親眼見識(shí)了核聚變毀天滅地的威力，科學(xué)家就開始琢磨，能不能把這股力量管住，慢慢釋放出來供民用。一開始大家都很樂觀，覺得二十年就能搞成，結(jié)果時(shí)間表一拖再拖，到現(xiàn)在還流傳著“可控核聚變永遠(yuǎn)還要五十年”的調(diào)侃。

英國物理學(xué)家勞森當(dāng)年第一個(gè)給可控核聚變劃出了及格線，就是后來業(yè)內(nèi)熟知的勞森判據(jù)，核心就是等離子體溫度、密度、約束時(shí)間的三乘積，必須達(dá)到10的21次方才算摸到點(diǎn)火門檻。上世紀(jì)五十年代他做計(jì)算的時(shí)候，全世界所有裝置的三乘積只有10的10次方，距離及格線差了整整一百億倍。勞森自己都覺得這事沒希望，轉(zhuǎn)頭研究別的方向去了。

勞森走了，全世界的科學(xué)家沒停下腳步。六十年代蘇聯(lián)的T-3裝置拿到關(guān)鍵突破，把等離子體溫度提到了一千萬度，給整個(gè)行業(yè)打了一針強(qiáng)心劑。七十多年走下來，全球聚變研究的三乘積剛好提升了一百億倍，補(bǔ)上了當(dāng)年差的那個(gè)巨大缺口。業(yè)內(nèi)還有自己的增長規(guī)律，每隔幾年三乘積就能翻十倍，和半導(dǎo)體行業(yè)的摩爾定律差不多。

托卡馬克是這么多年的絕對(duì)主流路線，直譯過來就是帶磁線圈的環(huán)形腔室，技術(shù)成熟風(fēng)險(xiǎn)低，一直是各國投入最多的方向。九十年代全球四個(gè)頂尖托卡馬克裝置，就已經(jīng)摸到了Q值大于1的點(diǎn)火門檻，Q就是聚變輸出能量和輸入能量的比值，大于1才叫真正點(diǎn)火，商業(yè)化發(fā)電還要求Q至少達(dá)到10。發(fā)展到現(xiàn)在，歐美做到過Q值0.75，日本和我們中國都先后達(dá)到了Q值1.25。

當(dāng)年國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER啟動(dòng)，孔德峰剛好是等離子體物理專業(yè)的本科生，2007年他去中科大讀碩博，正式踏入核聚變領(lǐng)域，誤打誤撞踩中了未來的風(fēng)口。ITER項(xiàng)目推進(jìn)一直不順利，預(yù)算超支工期一拖再拖，拖得整個(gè)行業(yè)都有點(diǎn)著急。這時(shí)候商業(yè)資本殺了進(jìn)來，美國私營聚變公司CFS搞成了第一批高溫超導(dǎo)線圈測試，比爾蓋茨領(lǐng)投直接砸了十八億美元，一下子點(diǎn)燃了全球資本對(duì)可控核聚變的熱情。

我們中國也沒落下，同期啟動(dòng)了緊湊型燃燒等離子體實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目，前一代的東方超環(huán)EAST裝置，早就實(shí)現(xiàn)了1.2億度101秒、1.6億度20秒的等離子體運(yùn)行，去年更是把放電時(shí)間做到了1066秒，刷新了世界紀(jì)錄。現(xiàn)在全球可控核聚變的競賽場上，中美就是最核心的兩個(gè)種子選手。2025年全球私營聚變?nèi)谫Y一共130億歐元，美國占53%排第一，中國占34%排第二。

不少人好奇，既然托卡馬克是最優(yōu)解，為啥還要發(fā)展那么多不同技術(shù)路線。孔德峰說，科研人對(duì)自己選的路線，都有類似信仰的堅(jiān)持，每個(gè)路線的優(yōu)缺點(diǎn)大家都門清。多路線一起發(fā)展，反而對(duì)整個(gè)行業(yè)有好處，反正誰先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還說不準(zhǔn)，多押幾個(gè)注總沒差。不同路線的研究者能幫主流路線發(fā)現(xiàn)自己看不到的問題，還能蹦出來不少原創(chuàng)想法，幫著解決主流路線解決不了的難題。

各個(gè)路線都有自己的難處，現(xiàn)在還沒有完美的性價(jià)比之選。托卡馬克技術(shù)成熟，就是太貴，系統(tǒng)越做越復(fù)雜體積越做越大，成本根本壓不住，這也是ITER項(xiàng)目拖這么久的核心原因。托卡馬克分低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)，低溫超導(dǎo)成熟成本低，但是磁場強(qiáng)度提不上去，高溫超導(dǎo)能做更強(qiáng)磁場，是未來降本增效的希望，只是現(xiàn)在材料還不夠成熟。

場反位形裝置便宜很多，十幾個(gè)億幾十個(gè)億就能造一套，但是等離子體約束時(shí)間比托卡馬克短得多，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也高不少。還有人押注氫硼或者氘氦3燃料路線，更加安全干凈，就是需要十億甚至幾十億度的反應(yīng)溫度，門檻比現(xiàn)路線高太多。孔德峰清楚選這條路要付出什么代價(jià)，他還是想試試，拿到那張通向未來的門票。

孔德峰之前在中科院等離子體物理所扎根九年，牽頭研制了全球首套面向中大型托卡馬克的緊湊環(huán)芯部加料系統(tǒng)，還在東方超環(huán)上成功完成了首次芯部加料實(shí)驗(yàn)，是實(shí)打?qū)嵱懈韶浀难芯空摺Ｑ朊缹＜医o他提過建議，跟普通人講核聚變別扯一堆術(shù)語，直接說搞成了電費(fèi)幾乎免費(fèi)，空調(diào)隨便開，大家一下子就能懂，他覺得這話特別對(duì)。

大部分人對(duì)“能源自由”的想象也就停留在便宜電費(fèi)，真搞成可控核聚變，帶來的改變遠(yuǎn)不止這點(diǎn)。現(xiàn)在三乘積已經(jīng)快摸到勞森判據(jù)的及格線了，再往上提升一點(diǎn)，能量增益就會(huì)快速放大，加上材料和構(gòu)件的技術(shù)進(jìn)步，裝置的尺寸和成本還能迎來數(shù)量級(jí)下降。真等聚變能源的大門徹底打開，很多改變是現(xiàn)在普通人根本想象不到的。

現(xiàn)在送航天器上太空，要幾噸燃料堆出來的火箭才能送上去，聚變能源時(shí)代，一個(gè)小型裝置就是一個(gè)小太陽，不光能維持飛船運(yùn)轉(zhuǎn)，還能直接提供動(dòng)力，太空遨游真能變成普通人說走就走的消費(fèi)。制造業(yè)成本刨開人工，本質(zhì)都是能源成本，能源真自由了，不管做什么產(chǎn)品價(jià)格都會(huì)降得很低。合成糧食、大規(guī)模海水淡化這些現(xiàn)在聽起來匪夷所思的事，那時(shí)候都會(huì)變成普通日常。

孔德峰說，真到聚變能源商業(yè)化的時(shí)代，那時(shí)候的人看我們，就像我們看一千多年前的古人，會(huì)有無數(shù)超出現(xiàn)在想象的新變化。曾經(jīng)大家想到能源就是黑乎乎的污染，那段日子只會(huì)變成歷史里一段短暫的誤會(huì)，徹底翻篇。

參考資料：澎湃新聞 可控核聚變?nèi)朔e70年跨越100億倍，中國Q值已達(dá)1.25