探尋新質生產力 | 星環聚能：可控核聚變的十年之約_風聞

星環聚能CEO陳鋭

相信很多人都看過漫威的電影《鋼鐵俠》，你是否想過那個為託尼提供力量的“核反應堆”到底是什麼？其實這個反應堆利用的就是核聚變技術，源源不斷地向戰甲提供電能，維持戰甲高耗能的需求。在人們的設想中，可控核聚變技術的未來正如電影裏描述的那樣——給人類帶來取之不盡用之不竭的能源。

事實上，這一存在於科幻電影中的技術，正成為全球追逐的硬科技焦點。

早在美國的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室實現“核聚變點火”並多次復現後，全球核聚變商業化進程就持續受到社會和資本市場關注。

2023年，中國國務院國資委啓動實施未來產業啓航行動，明確可控核聚變領域為未來能源的重要方向，由25家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創新聯合體也在年末成立。

核聚變是指氘、氚等輕原子核結合成氦等較重原子核時，釋放出巨大能量。可控核聚變被稱為“人造太陽”，一直被認為是人類解決能源問題的重要出路，視為人類“終極能源”。

星環聚能就是中國具有代表性的商業化可控核聚變公司之一。

星環聚能成立於2021年10月，以建成商用可控聚變堆為己任，潛心於小型化、商業化、快速迭代的可控聚變能裝置，專注成長為集研發、設計、運維於一體的全球頂尖的聚變能科技企業。

2022年6月，星環聚能完成數億元天使輪融資，由順為資本、崑崙資本、中科創星等多家國內知名投資機構聯合投資；2024年3月，星環聚能又完成數億元Pre-A輪融資，由上海知識產權基金領投，華成創投跟投，老股東中科創星、和玉資本持續跟投。

值得一提的是，去年7月，由清華大學設計，星環聚能和清華大學聯合建設的SUNIST-2聚變實驗裝置建設完成併成功點亮等離子體。截至目前，星環聚能已完成6輪實驗，顯著提高了球形託卡馬克等離子體的性能。實現了等離子體電流翻倍，等離子體電子温度提升超過2倍，最高電子温度超過1.2 keV。

近日，星環聚能CEO陳鋭接受了融中財經的採訪，為我們講述了星環聚能的技術迭變和商業路線。

陳鋭向我們表示，可控核聚變是一個征服星辰大海的商業故事，短期內實現商業化的可能性不大，需要更長久的探索；同時這也是一段已知終點的賽跑，全世界在該領域的奮鬥者都知道可控核聚變的目標是能源的取之不盡、用之不竭，但在這未知的領域，通往終點的路徑如何選擇則是另一個難題。

星環聚能的願景就是尋找距離終點最近的路徑，並在此基礎上實現商業落地，征服可控核聚變商業化的星辰大海。

20年磨劍

專攻球形託卡馬克路線

可控核聚變實現後，將為世界帶來什麼改變？

陳鋭向融中財經介紹道，可控聚變被廣泛地認為是一種終極能源，如果可控聚變實現的話，它的燃料將會是無限的，排放也是清潔的零碳排放。這種核反應與裂變不同，可控核聚變是固有安全的。

從這個角度來説，可控核聚變可以為人類提供近乎無限的能源。當人類擁有無盡的能源之後，很多問題的解決思路將被徹底顛覆。陳鋭向我們舉了幾個例子，比如主糧的生產，現有主糧的生產方式都佔用非常大面積的土地。在聚變能的支持下，我們可以建立由人造光源提供光照並通過空調系統控制温濕度的立體化植物工廠，或者直接在化工廠裏合成澱粉。主糧的生產將不再是種植業，而是不受地域限制且可大規模複製的製造業。聚變能還將顛覆航天工業。，基於聚變反應的聚變火箭發動機比衝可以輕易達到30000秒，超過包括星艦猛禽2在內的現有火箭發動機100倍。在聚變發動機的推動下，人類將以遠快於星艦的速度登陸火星乃至更多行星，成為真正的星際文明。

從陳鋭的回答中不難看出，可控核聚變的實現將會為人類社會帶來巨大的利好。

風口的到來，促進了可控核聚變產業的高速發展。據美國聚變產業協會2023年7月發佈的《2023年全球聚變產業》報告顯示，全球聚變公司數量從2022年的33家增長到43家，展現了這一行業的活躍度和多樣性。美國以25家公司數量位居第一，全球聚變公司已累計融資超過62億美元，較2022年增加了約14億美元，增幅達27%。

從國內角度來看，今年，“新質生產力”一詞被首次寫入政府工作報告，成為社會大眾關注和實踐的關鍵詞。也就是在這一大背景下，可控核聚變技術作為一種新能源領域的前沿新興技術，被視為新質生產力的重要發展方向。作為一種高質量、高密度、零碳排放的清潔能源，核聚變不僅有望為我們提供幾乎無限的能源，而且其對環境的影響極小，是實現可持續發展和“雙碳”目標的關鍵技術之一。這也為可控核聚變的發展再添一把火。

目前，星環聚能以及其他公司積極探索商業化聚變堆的可能，為中國核聚變產業貢獻力量。

根據陳鋭的介紹可以得知，星環聚能是一個非常典型的大學科技成果轉化項目。他介紹道：“我們整個的團隊在2021年10月13日創立公司之前，其實已經從事可控聚變研究20年了。坦率地説，我們應該是中國第一支從事球形託卡馬克路線的團隊。”

星環聚能團隊成員深耕球形託卡馬克路線20年，在該領域有着深厚的技術積累。2023年7月，由清華大學設計，星環聚能和清華大學聯合建設的SUNIST-2聚變實驗裝置建設完成併成功點亮等離子體。截至目前，星環聚能已完成6輪實驗，顯著提高了球形託卡馬克等離子體的性能。實現了等離子體電流翻倍，等離子體電子温度提升超過2倍，最高電子温度超過1.2 keV。

根據陳鋭介紹，球形託卡馬克簡單來説就是小型化的託卡馬克裝置。過去 80 多年的可控聚變研究中，託卡馬克作為磁約束路徑，是目前最主流且經過廣泛研究的一條路線，已被眾多科研機構和企業採用，包括 ITER 和 JET 等大型項目。然而，傳統的託卡馬克裝置通常體積較大且造價高昂。目前，人類所製造的最大託卡馬克裝置直徑有30—40米。而位於西安的SUNIST-2球形託卡馬克裝置直徑只有3米左右。

作為更小型的裝置，在資金和空間使用上的成本將更經濟，對於星環聚能這樣的商業化公司來説，這種低成本的裝置更具優勢。當然，裝置的變小並不意味着更簡單，反而對技術的要求更加精細，需要面對更多的的工程與技術挑戰。

50年定律變10年之約

陳鋭表示，目前星環聚能的這枱球形託卡馬克裝置總投資額約為1.5億元，遠遠低於其他託卡馬克裝置。但這台裝置只能把等離子體加熱到1,700萬攝氏度。目前，星環聚能正在設計製造一個直徑大概在6—8米的新裝置，通過裝置迭代不斷提升數據指標，最終達到聚變條件。

對於等離子體加熱，陳鋭解釋道，可控聚變的實現類似於“燒開水”的過程。

人類已知常見的燒水方法是使用爐子，在外面加一圈柴火讓它熱起來，所有的傳統方案基本都是如此。可控核聚變領域當然不是真使用柴火，而是通過射線裝置或者粒子波加熱，簡單來説就是注入高能量的粒子，讓高能量粒子與低能量粒子撞擊從而讓温度提升。

另一種方案就是撤掉外面的柴火，通過內部微粒之間“自摩擦”產生能量加熱，這種方案就是星環聚能獨有的磁重聯加熱技術。依靠等離子體的電流產生磁能，這部分磁能可以通過磁重聯的過程轉化為等離子體的動能，實現等離子體的加熱。這種加熱方式可以視為等離子體通過其內部的“自摩擦”來提高温度。就能免去額外的輔助加熱設備，大大降低了加熱的成本。

雖然過程相較於傳統方案更加複雜，但對於擁有20年研發經驗的星環聚能來説，對這一技術方案有着強烈的自信。

在可控核聚變領域有一個頗為有意思的“50年定律”，簡單來説就是實現可控核聚變永遠需要50年的時間。

這條定律的由來與其發展歷史息息相關。在上世紀五六十年代，可控核聚變熱潮爆發。由於聚變技術的產物氫彈的成功爆炸讓人們對於可控核聚變的實現充滿信心。但事實卻是，長久的科研沒有使得可控核聚變有突破性的進展。久而久之，人們對於可控核聚變失去信心，並有了“50年定律”的誕生。

對此，陳鋭樂觀地表示：“在今時今日的角度來説，我覺得‘永遠的50年’可能不太成立了，甚至説得樂觀一點，也許只需要10年。”

20年深厚的積累中，星環聚能掌握了上述提到的球形託卡馬克、磁重聯加熱技術和短脈衝重複運行（以類似於多衝程內燃機的運轉模式不斷重複磁重聯）、高温超導（高温超導為打破聚變堆緊湊化的瓶頸提供了關鍵技術）等可控核聚變領域的突破性技術。

這條創新的技術路線，也為陳鋭樂觀地説出10年之約提供了底氣和動力。

可控核聚變的商業化故事

一直以來，任何硬科技都有一個擺在明面上的難題——商業化落地。曾有觀點認為，越難的技術就越難完成商業化落地。

陳鋭坦言，可控核聚變是一個需要長時間投入的事業，哪怕再樂觀也需要10年的週期。而在這十年期間可能需要接近百億人民幣的投入，這麼長的週期，這麼大的投入，怎樣去獲得資本的支持尤為重要。

在陳鋭看來，，掌握自身造血能力是吸引資本的一大優勢。

陳鋭表示，星環聚能預計於 2027 年底或 2028 年初開始進行商業示範堆的建設，3-5 年內完成，目標是在 2030 年左右展示一個可輸出電能的聚變反應堆。

這也是星環聚能的一個關鍵節點，在成功建設商業示範堆後，星環聚能將進入真正的商業化階段，將聚變技術應用於實際電力生產。

目前星環聚能有兩類比較重要的技術成果轉化，一類是診斷系統，可控核聚變中對等離子體的控制十分關鍵，這就要了解等離子體的能量、温度、密度。簡單來説，就需要在非常複雜的電磁環境下去捕捉一些非常微小的信號。聽起來是一件很具有挑戰的事情，過程中所涉及的隔離放大器、硬件積分器等都是星環聚能自主研製的。這些裝置不僅可以應用在可控核聚變領域，也可以應用在其他複雜的科技領域中去。

目前，該類產品也進入市場推廣階段，陳鋭透露去年診斷類的產品訂單大概是百萬級。

另一類技術轉化就是高温超導磁體，它是推動商業化聚變最關鍵的技術之一，同時在醫療、科學計算等領域都有非常大的影響。星環聚能今年在磁體技術上的收入大概會在千萬級。

陳鋭進一步表示，診斷和高温超導都還只是星環聚能商業化故事的開始，在未來，星環聚能會更專注實現聚變商業化，不斷拓展商業邊界。