核聚变作为可实现“能量净增益”的理想能源，正从科学幻想快速走向技术现实。

内容来源 | 国资智库

作者 | 吴巍

AI革命下的能源需求激增与挑战

人工智能技术的爆发式增长正在重塑全球能源需求格局。2023年，ChatGPT单次训练耗电量已超过10万度，相当于300个美国家庭的月用电量。微软Azure AI云计算集群的功率密度已达传统数据中心的3倍，而OpenAI预计到2030年，AI产业用电量将占全球总发电量的5-10%。这种指数级增长的能源需求正在倒逼能源体系变革：传统化石能源遭遇碳排放限制，可再生能源受制于储能瓶颈，而核电裂变存在核废料处理难题。这样的背景下，核聚变作为可实现“能量净增益”的理想能源，正从科学幻想快速走向技术现实。

核聚变能源的技术突破与实现路径

核聚变通过氘氚同位素聚变反应释放能量，其能量密度是铀裂变的4倍，煤炭的1亿倍。一升海水中的氘元素即可产生相当于300升汽油的能量，且反应产物无放射性污染。目前主流技术路线包括：

• 磁约束路线：国际热核聚变实验堆（ITER）采用托卡马克装置，2022年实现5.2亿度高温持续1056秒；

• 惯性约束路线：美国国家点火装置（NIF）2022年首次实现能量净增益的突破并在2025年实现了约5倍的能量净增益；

• 创新技术路线：如Helion Energy的脉冲磁压缩技术，通过场反位形（FRC）实现燃料压缩。

AI赋能核聚变研发的双向协同

在核聚变研发领域，AI正在展现革命性的赋能作用，比如：

• 等离子体控制：深度强化学习算法可实时调控超导线圈的百万安培级电流，将等离子体稳定性维持时间提升300%；

• 材料研发：生成对抗网络（GAN）辅助设计新型钨铼合金，耐高温性能较传统材料提升50%；

• 模拟优化：蒙特卡洛树搜索算法将偏滤器磁场配置优化效率提高10倍；

• 故障预测：时序神经网络对超导磁体热失控的预警准确率达99.7%。

中美两国在聚变赛道呈现差异化发展格局。美国Helion Energy公司利用机器学习优化其场反位形（FRC）装置，计划在2028年实现商业发电并与微软、美国钢铁公司签订了对赌协议。这家由OpenAI创始人Sam Altman累计投资近4亿美元并担任董事长的公司，代表了美国私营资本驱动、AI赋能的聚变发展路径。相较之下，中国的EAST（东方超环）和即将建成的CFETR（中国聚变工程实验堆）更多体现国家战略主导、产学研协同的特点。在商业化进程上，美国初创公司平均技术成熟度（TRL）已达5-6级，而中国仍以科研装置为主。

中国发展核聚变的战略价值

中国发展核聚变的意义远超AI能源需求本身。首先，这是确保能源安全的战略必需。我国原油对外依存度超过70%，风电光伏和水电等清洁能源受自然条件限制，作为核电三步走战略的最终目标、聚变能可从根本上改变这一局面。其次，聚变产业链涵盖超导材料、精密制造等高端领域，将带动产业升级。更重要的是，在欧盟、中国、日本、俄罗斯等多方合作的ITER（国际热核聚变实验堆）项目中，中国已从技术跟随者成长为重要贡献者，掌握核心技术的50%以上。未来能源格局的主导权之争，中国不能缺席。

面向未来的能源革命新图景

当AI的算力浪潮与聚变的能量革命相遇，人类正站在能源范式转换的历史节点。中国需要把握“AI for Fusion”的技术融合机遇，在磁流体力学模拟、高通量材料筛选等领域建立技术优势。同时借鉴美国“政府引导+风险投资”的创新生态，培育本土聚变初创企业。这场跨越物理与数字疆界的科技长征，或将开启人类文明的永续能源时代。当量子计算遇见人工智能，当“人造太阳”照亮数据中心，人类或将迎来一个能源富足、智能普惠的新纪元。对中国而言，这不仅是技术挑战，更是把握未来文明主导权的历史机遇。

（作者系上海临港科创投资管理有限公司总经理）