中国工程院院士李建刚：2030年前点亮中国第一盏核聚变灯，核能技术迎来重大突破

中国工程院院士、中国物理学会副理事长、国家大科学工程“聚变堆主机关键系统综合研究设施”总指挥李建刚在 4 月 25 日上海举行的“好望角科学沙龙”活动上表示，他相信最迟在 2030 年，一定能够让第一盏“核聚变灯”在中国被点亮。他还说，“点亮聚变灯”的愿景正逐渐变得清晰起来。

在核裂变领域，有专家指出我国已经建成了具有全球首个第四代特征的球床式高温气冷堆。同时，我国还有望率先建成全球首个陆上小型压水堆“玲龙一号”。

未来十年是小堆发展重要窗口期

核聚变反应是两个较轻的原子核在特定的高温、高密度条件下结合成一个较重的原子核，并且会释放出巨大的能量。太阳能够发光放热，其原因正是因为太阳内部在持续不断地进行着核聚变反应。如果能够实现聚变发电，那么一杯海水就能够提供与 300 升汽油相当的能量。李建刚从 1982 年开始投身于位于安徽合肥的“科学岛”。他投身此地是为了实现聚变发电，从此开始了对“人造太阳”的研究和尝试。到现在，已经过去了超过 40 年。

目前，合肥正在进行紧凑型聚变能实验装置（BEST）的建设。李建刚在相关活动中表明，我们预估会在 2027 年把 BEST 装置建成，大家最晚在 2030 年能够看到“核聚变点亮的第一盏灯”。

李建刚认为，核聚变发电具有三大优势，一是燃料无限，二是零碳排放，三是固有安全性。聚变反应的燃料氘取自海水，其反应产物仅有氦气和中子，而且不存在堆芯熔毁的风险，还能够随时终止反应。正因如此，聚变发电能够很好地达成能源调峰的目标，并且保障能源安全。

核能作为清洁能源技术，其中包含核聚变技术和核裂变技术。核裂变指的是重原子核，像铀 -235、钚 -239 等，在吸收一个中子之后，会分裂成两个或多个质量较小的原子核，同时会释放出大量的能量、中子以及其他射线。这两条技术路径都值得我们去进行探索和应用。

中科创星创始合伙人米磊称，小型模块化反应堆与可控核聚变协同发展，会成为人类能源革命的“双引擎”。他觉得，这种双轨发展体现出人类能源利用的深层逻辑，一方面要立足当下，借助小堆达成核能安全发展的“确定性”；另一方面要投资未来，依靠可控核聚变开启“无限能源”的想象。在这个过程里，需要政策相互协同，需要耐心的资本投入，也需要公众的理解，大家一起推动核能成为可持续发展的基石，从而实现能源的升维。

国家能源局在全国能源工作会议上明确提出，到 2025 年底要达成 6500 万千瓦的核电装机目标。依据国际原子能机构（IAEA）的统计数据来看，在 2050 年时全球核能将会突破 11 亿千瓦，其中小型模块化反应堆（简称“小堆”，SMR）将会占据核电总装机容量的四分之一，有着约 3 亿千瓦的发展空间。

小堆与大型核反应堆相比，具有建造周期短的特征。小堆单机投资低。小堆厂址适应性强。小堆因其体积小，所以固有安全性高。小堆功率比大。小堆适应性好。小堆核废物产生量少。小堆退役成本低。这些特点使得小堆在全球受到日益广泛的关注。

我国小堆领域的发展起始于上世纪末期以及本世纪初期。与其他国家相比，起步稍微晚了一些，然而发展的势头极为迅猛。在布局研究这项技术的国家当中，数量不算多，其中美国和中国是该领域发文总量位居前两位的国家。

田佳树曾担任中国核工业集团的副总工程师以及科技部、核电部的主任，还担任过华龙国际核电技术公司的总经理，同时也是国家环境保护部核与辐射安全中心的主任等职务。他觉得，在双碳目标的背景下，核电是替代煤电的最为合适的选择。

未来 10 年对于小堆的开发验证和推广来说是一个重要的窗口期。在沙龙上，田佳树着重进行分享，分享他对小堆的理解以及最新的研究成果。小堆拥有近百种设计方案，这些方案涵盖了多种反应堆技术，其中包括水冷反应堆、气冷反应堆、液态金属冷却反应堆以及熔盐冷却反应堆。

为数据中心提供能源保障

到 2030 年，中国数据中心的耗电量将会达到 400TWh ，此耗电量是 2020 年的两倍。DeepSeek 突然爆火，这将会带来整体 AI 应用生态的繁荣，并且会对算力产生更大的需求。田佳树表明，小堆在数据中心供能方面有着广阔的商业前景，在园区综合能源供应方面也有着广阔的商业前景，在替代退役煤电方面同样有着广阔的商业前景。他预估，到 2030 年左右能够完成小型堆核电站的商业示范。

人工智能和云计算快速发展，互联网巨头对电力的需求激增，且要求稳定、低碳。小型模块化核反应堆具有灵活性和高效性，因此成为海外科技公司布局的重点。

2023 年微软与核聚变初创公司 Helion Energy 达成协议。该协议是全球首个核聚变电力购买协议（PPA）。计划在 2028 年，从 Helion Energy 的“北极星”（Polaris）核聚变反应堆购买 50 兆瓦电力。购买的电力将用于微软的数据中心供电。这一合作表明核聚变技术开始进入商业化应用阶段。微软招聘了核技术专家，这些专家主导着全球小堆和微型反应堆的技术评估工作，并且在探索将其集成到数据中心的可行性方面发挥着作用。

2024 年，亚马逊带头投资 5 亿美元给 X-energy。预计到 2039 年，会部署超过 5 吉瓦的小堆。该项目的首座反应堆打算建在华盛顿州。预计在 2030 年初，这座反应堆将投入运营，初期的容量是 320 兆瓦，以后还能扩展到 960 兆瓦。并且，亚马逊与 Energy Northwest、Dominion Energy 进行了合作。

同年，甲骨文拿到了三座小堆的建筑许可，谷歌提前购置了多个反应堆的电力。目前，签署“三倍核电”倡议的科技公司包括谷歌、亚马逊以及 Meta，这些公司承诺在 2050 年促使全球核电容量增长三倍，并且推动监管的简化以及技术的创新。

有不少与核能相关的能源初创企业得到了科技公司创始人的喜爱。例如，OpenAI 的创始人萨姆·奥尔特曼刚刚辞去了 Oklo 的职位，不过他仍是 Helion 公司的董事长。微软的联合创始人比尔·盖茨向核能初创公司 Terrapower 投资了超出 10 亿美元。亚马逊的杰夫·贝索斯在支持加拿大的核能初创企业 General Fusion。

小堆和聚变堆都是当下的研发和投资热点。田佳树觉得，前者既有三代堆的成熟性，又有四代堆的创新性，在未来的十年到二十年里是战略必争的领域。不过，它还需要借助标准化设计和规模化生产来降低成本，以此证明自身与大型反应堆相比是有竞争力的。而后者则需要解决材料、成本以及工程化等方面的问题。他预计在未来二十年内，后者可能会完成实验堆和示范堆的环节，并且会在商业堆的环节去探索市场的接受度。两者最终将共同引领世界能源的绿色转型。

(本文来自第一财经)