核融合（Nuclear Fusion）目前的进展，相关企业有哪些？

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《10倍股法则》一书里的：

• 3-7小节168-169页。

核融合发电

核能

关于核能，请见我另一篇专文的介绍：《核能（Nuclear Energy）目前的发展，以及相关公司》。

简介

核融合发电的机制是通过原子核之间的融合来获取能量。不燃烧化石燃料，不产生二氧化碳。作为燃料的重氢（氘）等可从海水中提取。现有核电站产生的高放射性废弃物不会在核融合发电中产生，这是其优点，作为成为实现去碳化社会的杀手锏的新一代能源。

基本原理

融合发电是类似氢的较轻原子核相互融合、形成氦等较重的原子核的反应，可以通过较少的燃料产生巨大的能量。在理论上，1克燃料可产生的热量与相当于一辆油罐车约8吨石油相同，达到目前核电站发生的核裂变反应的4倍。

太阳就是使用核融合

太阳也是透过融合反应而释放出巨大的热量，因此融合反应炉被称为人造太阳。由于核融合燃料及其原料存在于海水中，因此资源供应的隐忧也较少。只要停止燃料供给，反应很快就会停止，因此与传统的核电站相比，安全性更高。

如何产生能源？

如果借助核融合反应产生的热量，利用水制造蒸汽，推动涡轮机旋转等，就可以发电。核融合发电与燃烧石油和天然气的火力发电不同，不排放二氧化碳，因此也成为去碳化的王牌。

核融合最新的发展

核融合使用的主要技术

核融合有多种方式，大致上分为两种：

• 第一种是利用磁场封闭燃料——氢气等离子体（电离气体）的“磁场方式”。在实用化方面，磁场方式技术目前遥遥领先。
• 第二种是利用雷射等的作用封闭燃料的“惯性方式”。美国能源部旗下的研究所2022年12月发布“净能量增益”成果属于这种技术。

核融合的优点

核融合的优点至少有以下几点：

• 第⼀，产⽣核融合反应的原料充沛；做为燃料的氢同位素在地球上相对丰富，“氘”可从海⽔中提取，⽽“氚”可从核融合反应本⾝产⽣的中⼦⽣成。
• 第⼆，安全性⾼，原料不会爆炸，发⽣类似⽇本福岛核能事故机率低，没有反应炉熔毁的风险，且无核武扩散疑虑。
• 第三，不排放温室效应气体。
• 第四，核融合产⽣的低放射性副产物数量低，在百年后便将⾄安全剂量值以下。相对于传统核分裂反应炉所产⽣的辐射污染物，核融合⽣成的放射性废料寿命很短。
• 第五，巨大的能量效率。在理论上，1克燃料可产生的热量与相当于一辆油罐车约8吨石油相同，达到目前核电站发生的核分裂变反应的4倍。

目前发展最新的进度

为了到2030年代实现商用化，核融合技术开发正在逐渐取得进展。美国能源部2022年12月宣布，实验中生成的能量超过了为产生核融合而投入的能量，是一项核融合重大的里程碑。

企业方面也采取了行动。微软（美股代码：MSFT）与涉足核融合发电的美国初创企业Helion Energy签署了合约，计划从2028年开始的电力购买协议。据称这是世界上首次签署核融合的售电合约。

著名的民间相关企业

核融合发电有多热门？

核融合发电成热议话题，根据国际原⼦能总署（IAEA）在2022年底的统计资料，⽬前全球核融合装置共 133 座，美国囊括近 1/4 数量。其中，建造和规划中共39座；以国家来看，美国最多31 座，⽩宫在2020年和融项⽬投入经费达 6.71 亿美元以上。另依序为⽇本、俄国、中国、英国，皆以政府资助为主，少数由私⼈公司资助。

全球主要的民间相关企业

企业名称	所属国家	融资金额（Q2 2022为止）
Commonwealth Fusion System	美国	20亿美金
TAE Technologies	美国	10亿美金
Helion Energy	美国	6亿美金
General Fusion	加拿大	3.5亿美金
拖卡马克能源（Tokamak Energy）	英国	2.5亿美金
Zap Energy	美国	2亿美金
新奥集团（ENN）	中国	2亿美金
Kyoto Fusioneering	日本	1亿美金

上市企业

因为核融核目前尚未商业运转，全世界目前并没有以核融核为主要业务的企业上市。但最接近上市的一家是Oklo。

Oklo是一家由OpenAI执行长阿尔特曼资金支持的核裂变初创公司，2023年7月时透露计划通过与阿尔特曼旗下的特殊目的收购公司(SPAC)合并上市。

已有不少初创公司

自2010年代后期以来，全球出现了许多核融合初创公司，募集到巨额资金，其中大部分是私人投资。还出现了被称为三强的企业，力争到2030年代投入实用。其中之一的英国托卡马克能源公司2022年3月在企业之中首次实现了核融合反应所需的1亿摄氏度的等离子体。为了长时间保存放入球状容器的等离子体，将致力于开发使用强力超导磁铁的技术，到2026年将建设实验反应炉。

中核集团

中核集团在2023年7月已与中国第⼀家聚焦聚变能开发的商业公司（媒体报导猜测可能是能量奇点这家公司）正式签订了全⾼温超导核聚变装置总装合约，承建全球⾸个全⾼温超导核聚变实验装置。这个全⾼温超导核聚变实验装置即属于托卡⾺克路线，完成后将成为全球⾸台建成运⾏的全⾼温超导托卡⾺克装置。

而中核集团也实际负责研发制造国际热核融合实验反应炉（ITER）里面最重要磁体⽀撑磁体⽀撑产品，这是ITER重要结构安全零件之⼀，负责⽀撑整个热核聚变实验堆反应炉的核⼼装置——磁体，其质量和进度关系到整个ITER装置的运⾏稳定性和装配进度。

2023年8月25日新一代人造太阳“中国环流3号”取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。此次突破了等离子体大电流高约束模式运行控制、高功率加热系统注入耦合、先进偏滤器位形控制等关键技术难题，是中国核聚变能开发进程中的重要里程碑。

中核集团核工业西南物理研究院科技委主任刘永说：“我们中国聚变团队，处于国际上的第一方阵，在大部分领域实现了并跑，在部分领域实现了领跑”，“预计在新中国成立100周年(2049年)的时候，聚变能可以走进千家万户。”

能量奇点

能量奇点成立于2021年，是中国首家聚变能源商业公司，业务聚焦于开发高磁场、高参数、紧凑型高温超导托卡马克装置等。2024年前将实施第一步发展战略，研发和建设全球首台基于全高温超导磁体的紧凑型托卡马克实验装置。在2023年年底，能量奇点将结合高温超导先进托卡马克和人工智能技术，建造全世界第一台全高温超导托卡马克，探索紧凑高约束先进托卡马克运行模式。

能量奇点还计划，到2027年，设计、建造一个稳态、强磁场高温超导先进托卡马克，全面验证并奠定可高效获取聚变能的科学技术基础；到2030年，建设示范电站。

Commonwealth Fusion Systems

源自美国麻省理工学院的美国联邦聚变系统（Commonwealth Fusion Systems，CFS）已累计筹集超过20亿美元。

Tokamak Energy

英国拖卡马克能源（Tokamak Energy）则在提高核融合反应效率的技术等方面增加专利申请数量，在数量上压倒其他企业。

General Fusion

源自美国麻省理工学院的美国联邦聚变系统公司也将使用超导磁铁。生成的能量多于投入能量的实验反应炉将于2025年投入运行。加拿大General Fusion将使用一种用液态金属包裹和压缩等离子体的自主技术。该公司计划在2027年之前在英国启动实验性反应炉。

EX-Fusion

而源自日本大阪大学的初创企业EX-Fusion将在日本国内建设对反复发生雷射核融合反应的技术实施验证的全球首个实证反应炉，目标是希望2030年前能商业化。

企业的进度快于政府

三家企业分别筹集了2.5亿美元～20亿美元以上的资金，均力争在2030年代初期实现核融合发电的商业化。如果成功实现，与日本、美欧、中国和印度等参加的国际热核融合实验反应炉（ITER）计画瞄准的21世纪中期相比，实用化时程将大幅提前。

主要国家资助的发展

国家	主要成就，进度，计划
中国	相关专利排名全球首位。 争取到2030年代启用具备发电能力的实验反应炉CFETR。 相关计划规模超越ITER。
美国	美国联邦聚变系统公司使用超导磁铁。 实验反应炉将于2025年投入运行。 美国能源部长格兰霍姆2023年9月25日表示，希望在十年内打造可商业运转的核融合设施。
英国	拖卡马克能源公司2022年3月在企业之中首次实现了核融合反应所需的1亿摄氏度的等离子体。
加拿大	加拿大General Fusion计划在2027年之前在英国启动实验性反应炉。
日本	日本量子科学技术研究开发机构（QST）与欧盟共同合作，全世界最大的托卡马克核融合实验装置JT-60SA已在2023年12月落成并开始运作。

中国

中国的存在感也在增强。中国正在争取到2030年代启用具备发电能力的实验反应炉CFETR，比国际热核融合实验堆的规模更大。日本调查公司Astamus根据在日美欧中等30个国家和地区申请的相关专利，给竞争力评分后排出名次。结果显示，按申请专利的企业和研究机构的国籍来看，中国排在首位。2015年以后，中国大幅增加重要专利，超过了美国。中国科学院等拥有重要的专利技术。

中国有“⼈造太阳”之称的全超导托卡⾺克核融合实验装置（EAST） 在2023年4月， 创造新的世界纪录，成功实现稳态⾼约束模式等离⼦体运⾏403秒，对探索未来的聚变堆前沿物理问题，提升核融合能源经济性、可⾏性，加快实现聚变发电具有重要意义。

其实EAST在2022年1月就曾创下成功在摄⽒7,000 万度⾼温下维持17分钟之久的纪录。EAST 设施过去已经将电浆温度升⾼到摄⽒1.6亿度并持续20秒，并在2021年5⽉维持摄⽒1.2亿度101秒，并在同年12⽉30⽇在 7,000万度保持 1,056 秒纪录。

目前核融合技术最先进，发展也最积极的是中国。目标是2030年代开始运行规模比ITER大一圈、具有发电能力的原型反应炉“CFETR”。

美国

美国能源部在2022年12月宣布，位于加州的劳伦斯利佛摩国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）的⼀次核融合反应中，产出约 3.15 百万焦⽿（MJ）的能量，约是雷射所⽤能量 2.05 百万焦⽿的 150%，意即⾸度在核融合反应达成产出的能量远⾼于引发反应所使⽤能量。是核融合史上的重要里程碑，有助发展洁净能源。因为物理学家从1950年代就致⼒于研究核融合反应，但所产⽣的能量始终超过融合反应所耗⽤的能量，亦即无法产⽣净能量增益。

但这只是一次性的瞬间反应。实用化需要进一步提高效率，让反应持续下去。该实验室主任金·布迪尔(Kim Budil)也在成果发布记者会上表示，商用化可能将在数十年后。初创企业是否有大量民间资金涌入、开发是否加速、实用化时间能否提前，将成为今后的焦点。

美国能源部在2023年5月31日宣布，8家研究核融合能源的美国公司将获得4600万美元的资金，用于开发核融合发电试点工厂。预计将在2035年至2050年之间的某个时候实现商用化。

ITER

目前世界上最⼤的国际核融合研究计画由35国政府集资，已在法国兴建⼀座实验型核融合反应炉国际热核融合实验反应炉（ITER）计画，造价⾼达220亿美元，计划在2035年启动运行，发生核融合反应并产生热量。ITER原先规划时就是30年计画，但依照⽬前进度，最快2025年才能出现实验结果，真正到商业运⽤最快也得等到2035年。

ITER的⽬标是从电浆物理实验研究到⼤规模电⼒⽣产的核融合发电厂，建成后将成为世界上最⼤的磁约束电浆物理学实验场，同时也是⽬前建设中、世界上最⼤的实验性托卡⾺克（Tokamak）核融合反应炉。

ITER 寻求的是⼀种相对低风险但成本较⾼的融合⽅式，称为磁约束融合（magnetic confinement fusion），当氢的两种同位素氘、氚原⼦于托卡⾺克环形反应炉内被
超强磁场⻑时间挤压时，会被加热成等离⼦体。

日本

资金实力较弱的日本企业将在零部件的销售等方面寻找出路。接受三菱商事等16家公司出资的源自京都大学的初创企业Kyoto Fusioneering在2023年将向英国原子能管理局（UKAEA）交付核融合研究反应炉的主要设备回旋振荡管。此外，还力争在从反应炉中提取热量的包层（blanket）等零件领域扩大市场份额。另一家企业Helical Fusion继承了日本自然科学研究机构核融合科学研究所的技术，目标是推动稳定运转螺旋型的实用化，推进零件的开发等。

核融合的投资

创投业

根据市调机构Pitchbook数据，在2015⾄2021间，美国创投交易量成⻑54%，以美元计价交易额成⻑近3倍，其中核能领域交易量成⻑3.25倍，交易额激增逾36倍，同期气候领域交易量则成⻑2.14倍，交易额则增加近13.5倍！

私募基金

总部位于华盛顿特区的核融合产业协会（Fusion Industry Association）已追踪50多亿美元的私⼈资⾦，有7家公司筹到⾄少2 亿美元。⽽75%的核融合筹资发⽣在这两年。

基金业

推特（美股代码：TSLA）和优步（美股代码：UBER）的早期风险投资⼈Chris Sacca成立了⼀家叫做Lower Carbon Capital的公 司， 推出⼀⽀核融合基⾦，投资⼈包括企业、校产基⾦和家族办公室。Lower Carbon Capital的投资包括Avalanche Energy ，后者的执⾏⻑Robin Langtry 表⽰，该公司专注于⼩型系统，可⽤商⽤设备快速构建和测试。

著名的个人投资人

Open AI执⾏⻑奥特曼把职涯中最⼤的⼀笔押注放在更有未来感的公司：他已投资3.75亿美元在核融合新创公司Helion Energy。

除奥特曼外，贝佐斯（Jeff Bezos）、比尔盖兹（Bill Gates）、班尼欧夫（Marc Benioff）和提尔（Peter Thiel）和马克·贝尼奥夫（Marc Benioff）等亿万富豪和科技公司创办⼈，也想运⽤为太阳和恒星提供动能的核融合反应，来提供几乎是无上限的能量。

比尔盖兹、贝佐斯愿意赞助新型的核电技术研发，投资这一家专门以核融合制造干净能源的美国新创公司 — Commonwealth Fusion Systems。

贝宝（美股代码：PYPL）联合创始人兼硅谷投资者提尔（Peter Thiel）支持华盛顿州雷德蒙德的Helion Energy。微软联合创办人保罗艾伦（Paul Allen）投资了加州尔湾的Tri Alpha Energy，据报导，该公司已筹集到 1.4 亿美元。 亚马逊（美股代码：AMZN）创办人贝佐斯的投资基金正在支持一家名为 General Fusion 的温哥华公司，该公司迄今已筹集到9400万美元。

赛富时（Salesforce，美股代码：CRM）创办人贝尼奥夫形容核融合是“圣杯”，“神话里的独⾓兽”。他投资旨在创建⼩型发电厂、⾃⿇省理⼯学院分拆出来的Common wealth Fusion Systems；而比尔盖兹也是这家公司的投资⼈。

为何著名科技人有志一同？

他们押注的这个产业，是数⼗年来建置核融合反应炉的⽬标再过几年就能成真。获利可能达千倍。升阳（Sun Microsystems，美股代码：ORCL）共同创办⼈科斯拉（Vinod Khosla）投资衍⽣⾃威斯康辛⼤学麦迪逊分校的Realta Fusion 。 作为⼀位投资⼈，科斯拉觉得，“要么损失你的钱，要么赚上1000倍”。

科斯拉不断研发多个核融合设计，为加快研发速度，除了Common wealth Fusion Systems，还投资另一家核融合公司Realta Fusion。他认为，只要所投资的公司里有一家能成功，就能让地球有更好未来。他指出，核融合投资只有两种结果，即“不是赔掉所有钱，就是获利上千倍”。

美国前能源部长、现为能源未来倡议（EFI）执行长莫尼兹（Ernest Moniz）表示，在2030年前很可能有至少一家或两家公司，能证明核融合可实际应用。

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