2025年可控核聚變技術對比分析：托卡馬克裝置技術成熟度最高，近年來仿星器研發(fā)熱度高漲

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本文核心數(shù)據(jù)：全球核聚變裝置個數(shù);全球核聚變裝置市場份額;核聚變裝置技術對比

1、可控核聚變技術主要分為磁約束聚變和慣性約束聚變兩大類

可控核聚變技術是當今世界能源領域的前沿研究方向之一，旨在通過模擬太陽內部的核聚變反應，實現(xiàn)清潔、高效且?guī)缀鯚o限的能源供應。可控核聚變技術是指在人為控制的條件下，使輕原子核克服電荷排斥力合并成更重的原子核，并在此過程中釋放出巨大能量的技術。這一過程需要極高的溫度和壓力，以使原子核的熱運動速度足夠高，從而增加核聚變反應的概率。在可控核聚變中，最常用的燃料是氘和氚，它們在高溫高壓下發(fā)生聚變反應，生成氦核和中子，同時釋放出大量的能量。

可控核聚變技術主要分為兩大類：磁約束聚變和慣性約束聚變。

磁約束聚變利用強磁場來約束高溫等離子體，使其在不與反應堆壁接觸的情況下維持聚變反應。這種技術的關鍵在于如何產生和維持足夠強度和穩(wěn)定性的磁場，以及如何控制等離子體的溫度、密度和純度。高溫等離子體的產生與維持在于通過歐姆加熱、中性粒子束加熱和波加熱等方式，將等離子體加熱到數(shù)百萬度甚至上億度的高溫，并在磁場的約束下維持這種高溫狀態(tài)。磁約束聚變裝置主要有磁鏡、仿星器和托卡馬克三類。

慣性約束聚變是利用粒子的慣性作用來約束粒子本身，從而實現(xiàn)核聚變反應的一種方法。其基本思想是利用驅動器提供的能量使靶丸中的核聚變燃料(氘、氚)形成等離子體，在這些等離子體粒子由于自身慣性作用還來不及向四周飛散的極短時間內，通過向心爆聚被壓縮到高溫、高密度狀態(tài)，從而發(fā)生核聚變反應。由于這種核聚變是依靠等離子體粒子自身的慣性約束作用而實現(xiàn)的，因而稱為慣性約束聚變。慣性約束聚變裝置主要有激光核聚變裝置和Z箍縮核聚變裝置。

2、磁約束技術是主流的可控核聚變技術路線，仿星器等替代技術路線近年來增長迅速

國際原子能機構(IAEA)聚變裝置信息系統(tǒng)(FUSDIS)2025年3月25日的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，目前全球共有28個國家或機構正在開展托卡馬克設計、建造和運行，涉及的裝置數(shù)量共167臺，其中托卡馬克80臺，仿星器28臺，激光/慣性約束13臺，其他路線46臺?？傮w來看，現(xiàn)階段托卡馬克仍是主流，占比接近聚變裝置的一半，但仿星器、激光約束及其他替代技術路線增長也十分迅速。

2025年2月，據(jù)CMl數(shù)據(jù)庫和Coherent Market Insights統(tǒng)計分析，就技術而言，磁約束由于其有效性和可持續(xù)能源生產的潛力而占據(jù)最高的市場份額在技術方面，磁約束因其有效性和可持續(xù)能源生產的潛力而占據(jù)了62.4%的市場份額。初創(chuàng)公司也在尋求更具創(chuàng)新性的磁約束概念，如緊湊型環(huán)形線圈和仿星器，以降低建設和運營成本。憑借其經過驗證的能力和致力于持續(xù)進步的大量資源，磁約束是長期解決全球能源需求和氣候變化緩解的潛在解決方案中的首要方案。

3、信息計算技術不斷突破下，仿星器研究熱度越來越高

由于托卡馬克裝置結構相對簡單，以及技術成熟度高、高溫性能優(yōu)越等特性優(yōu)勢，因而在核聚變研究領域最為廣泛應用。然而，它也存在依賴等離子體電流運行，破裂危險程度高等風險，且隨著規(guī)模的增加，工程復雜度和成本也會顯著提高。

近年來，仿星器研究熱度越來越高。過去，由于產品設計復雜，仿星器的研究進展較為緩慢。但近年來，隨著信息計算技術的不斷突破和工程設計水平的日益提升，仿星器憑借著無需依賴等離子體電流的天然穩(wěn)態(tài)運行、靈活的磁場設計以及更優(yōu)的熱流控制等優(yōu)勢，備受學術界和工業(yè)界的關注。

激光式核聚變裝置是研究較早的一種聚變技術，但由于其高能耗、靶丸制造復雜以及重復運行難度大等缺點，其實際應用相對較少。不過，激光式核聚變裝置在基礎研究方面具有重要價值，并且國家可借助其研發(fā)進一步深入探索激光武器技術，因此在未來仍具有一定的研究潛力。

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