“数十万亿韩元也花得值”……为何热衷于眼下还无法发电售电的“电站”[Science Scope]
比核电站更安全的“人造太阳”
将改变能源霸权的核聚变竞赛
法国卡达拉舍的ITER托卡马克装置内部正在进行聚变堆组装。该设施是全球规模最大的聚变实验设施，通过整合真空室、超导磁体等核心设备，验证实现“人造太阳”所需的技术。ITER组织供图
View original image能否在地球上造出一个太阳？
这曾一度只是科幻电影中的想象，如今世界却正为这个问题投入数十万亿韩元。韩国、美国、欧盟、日本、中国、印度和俄罗斯等正在法国卡达拉舍共同建设国际热核聚变实验堆（ITER）。在美国和欧洲，民营企业也纷纷加入，展开“人造太阳”商业化竞赛。
值得关注的是，目前世界上还没有任何一座商业核聚变电站。别说能够发电并售电的电站，就连证明其经济可行性的案例也不存在。即便如此，主要国家为何仍投入大量时间和资金？
世界正在打造的并非一座电站，而是未来的能源霸权。核聚变被视为左右未来能源市场和高端产业主导权的关键技术。
尚不存在的电站为何吸引数十万亿韩元投入
核聚变备受关注，是因为它有望同时解决人类面临的两大难题。
气候变化要求减少碳排放，而生成式人工智能的普及则以数据中心和半导体工厂为主，大幅推高电力需求。国际能源署预计，未来全球电力消费增量中相当一部分将来自人工智能和数据中心。
太阳能和风能环保，但发电量会随天气变化。核电能够稳定发电，却面临安全性和放射性废弃物问题。
法国南部卡达拉舍正在建设中的国际热核聚变实验堆（ITER）全景。ITER是韩国、美国、欧盟、日本、中国、印度、俄罗斯等共同参与的全球最大核聚变研究项目，旨在验证商业核聚变电站所需的核心技术。ITER组织供图
View original image核聚变被视为有望同时克服这些局限的下一代能源。它像太阳一样，通过氢原子核聚变产生能量，因此发电过程中几乎不排放碳，燃料也近乎取之不尽。更重要的是，它有望成为不受天气影响、能够稳定供应大规模电力的基荷电源。
核聚变真正的价值在于它是一种“技术驱动型能源”。石油和天然气领域，拥有资源的国家更具优势；而核聚变领域，竞争力取决于能否稳定运行超高温等离子体，以及设计、制造聚变堆的技术实力。能源霸权的衡量标准由此从资源转向技术。
韩国核聚变能源研究院副院长Yoon Siu表示：“核聚变并非单纯的发电技术，而是左右未来国家能源竞争力的战略技术。它不仅能同时保障碳中和与能源安全，而且率先掌握相关技术的国家很可能主导未来能源市场及相关产业，因此主要国家正着眼长远进行投资。”
近期，阻碍核聚变商业化的技术壁垒也在迅速降低。随着高温超导磁体、核聚变材料、氚燃料循环等关键技术不断进步，民间投资也在公共研究机构之外快速增长。在美国，Commonwealth Fusion Systems和Helion Energy等初创企业获得数万亿韩元规模的投资，正推动商业化进程提速。
核聚变为何被认为比核电站更安全
核聚变同样利用核能，看起来与传统核电站相似，但两者的反应原理和风险结构存在根本差异。
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目前的核电站利用铀原子分裂的核裂变反应。反应一旦开始，就必须持续加以控制；若失去冷却功能，可能导致堆芯熔毁等重大事故。乏燃料同样属于高放射性废弃物，会在很长时间内持续释放强烈辐射。
核聚变则通过氢原子核彼此结合产生能量。只有在约1亿摄氏度的超高温等离子体与强磁场同时维持时，这一反应才能持续。温度、密度或磁场条件中只要有一项失衡，等离子体就会迅速冷却，核聚变反应也会立即停止。
简单来说，核裂变就像一旦点燃便会持续燃烧的柴火，而核聚变则像必须不断满足特定条件才能维持的喷灯火焰。一旦燃料供应中断或超高温状态消失，火焰就会立即熄灭；核聚变反应也会自然停止。
Yoon副院长解释称：“核聚变装置启动起来很难，但关闭却非常容易。即使装置发生异常，反应也不会失控，而是自然停止；这正是核聚变最大的安全优势。”
当然，核聚变也需要安全管理氚，并解决高能中子使装置产生放射性的问题。但研究人员指出，从原理上看，发生切尔诺贝利或福岛那类重大事故的可能性极低。
ITER并非发电站，而是打造未来产业的“技术平台”
法国卡达拉舍ITER建设现场，工作人员利用大型起重机将真空室扇区模块吊运至托卡马克坑进行组装。ITER是由韩国、美国、欧盟、日本、中国、印度和俄罗斯等7个成员共同推进的全球最大核聚变项目。ITER组织供图
View original image当前核聚变研究的核心，是正在法国卡达拉舍建设的ITER。
许多人认为ITER是未来的核聚变电站，但ITER的目标并非发电。它旨在验证能否通过核聚变稳定获得高于投入能量的产出，并将实际电站所需的关键技术整合到一个系统中进行测试。即使ITER取得成功，商业电站仍需经过后续的示范堆阶段才能建成。
那么，尚未发电的ITER为何会有35个国家参与？
ITER最大的价值不在“装置”，而在“经验”。实际设计、制造和组装聚变堆过程中积累的成功与失败数据，本身就是未来核聚变产业的核心资产。
Yoon副院长表示：“ITER是全球规模最大的国际合作项目，旨在综合验证建造核聚变电站所需的技术。设计、制造和组装过程中积累的经验，正是帮助后续开发聚变堆的国家减少试错的最大资产。”
韩国也通过ITER项目制造真空室、热屏蔽层等关键设备，积累了超导、低温、超高真空和大型精密焊接技术。近期推进的韩国型创新聚变堆概念设计，也在利用从ITER获得的设计数据和工程经验。
世界的目光并未只聚焦ITER。ITER和KSTAR采用的托卡马克方式被认为是目前最先进的技术，但美国也在同时开发激光核聚变、场反位形和Z箍缩等多种方式，目标是建造体积更小、经济性更强的电站。目前还难以断定哪种方式最终会胜出。
从实验室走向电站……一场“谁能率先实现商业化”的较量
核聚变仍是一项尚未成熟的技术。在经济性、耐久性、氚燃料循环和核聚变材料等方面，还有不少问题亟待解决。
但世界提出的问题已经变了。过去，人们问的是“核聚变能否实现”；如今，各方竞争的焦点是“谁能率先建成具备经济可行性的电站”。
各国战略虽有不同，目标却是一致的。中国由国家主导，持续对大型研究设施和关键技术进行长期投资。美国则由政府支持基础研究、民营企业主导商业化。欧洲和日本也在公共研究基础上扩大民间参与，加快开发进程。
韩国也没有在竞争中落后。通过KSTAR，韩国掌握了世界顶尖水平的超高温等离子体运行技术，并通过参与ITER积累了聚变堆设计和制造经验。半导体、造船和核电产业积累的精密制造能力，也被视为韩国的优势。
不过，未来国际合作的性质可能会发生变化。迄今为止，核聚变研究以开放合作为主，旨在共同解决人类面临的难题。但随着商业化日益临近，核心设计、运行数据和制造技术很可能转变为国家和企业的战略资产。
法国卡达拉舍国际热核聚变实验堆（ITER）建设现场，正在进行托卡马克和真空室的组装工作。它们是约束温度超过1亿摄氏度的超高温等离子体的核心设备。ITER Organization供图。
View original image核聚变尚未实现商业电站的建造，商业化时间也无法确定。
然而，世界投资的已不只是核聚变的可能性，而是未来能源秩序和产业主导权。
核聚变领域的世界级权威、美国普林斯顿等离子体物理实验室所长Steven Cowley评价称：“核聚变已不再是遥远未来的幻想，而是正朝商业化迈进。”
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Yoon副院长强调：“石油时代，资源决定国家竞争力；核聚变时代，技术将决定竞争力。韩国也应依托在KSTAR和ITER积累的优势，成为引领核聚变时代的核心国家。”
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