2026年1月15日，深圳创新发展研究院“院士报告厅”迎来中国工程院院士彭先觉，围绕“核聚变与未来能源”主题，他系统介绍了Z箍缩聚变裂变混合堆（Z-FFR）领域的突破性研究成果，深入探讨了未来能源的发展方向，清晰阐述了Z-FFR的实现途径与产业化蓝图，并与现场听众进行了深入交流。
一、 突破瓶颈：从纯聚变到混合堆
彭先觉院士在报告中首先回顾了核能的基本原理，指出单纯追求“人造太阳”式的纯聚变能源面临巨大物理与工程挑战，如维持极端高温高压环境、解决材料辐照损伤、实现氚燃料自持等。他分析，当前主流的两大技术路线——磁约束聚变与惯性约束聚变，在迈向商业化的道路上目前仍面临艰难障碍。
- 磁约束聚变（以ITER为代表）：虽在等离子体物理研究上进展深远，但在物理上还存在不确定性。从工程角度出发，还面临耐辐照材料和氚自持瓶颈。
- 惯性约束聚变（以美国NIF装置为代表）：可缓解磁约束的耐辐照材料难题，但激光器能量转换效率低，走向能源存在很大不确定性，氚自持困难同样难解。
针对这些瓶颈，彭院士团队将目光投向了“Z箍缩聚变裂变混合堆（Z-FFR）”技术路线。该方案充分利用Z箍缩装置（电磁驱动）能量转换效率高、输出能量大的优势，将其作为驱动器，引发惯性约束聚变产生高能中子，再将这些中子导入深次临界裂变包层，通过裂变反应将能量放大10倍以上。这种“聚变中子源+裂变包层”的混合模式，巧妙地实现了聚变与裂变的优势互补：
- 用聚变解决裂变堆在安全性、放射性废物、铀钍资源利用率等方面的瓶颈；
- 同时利用裂变解决聚变能量增益不足、氚自持难实现的问题。
二、 核心优势：安全、经济、持久的未来能源选项
彭院士详细阐述了Z-FFR系统的三大核心优势：
- 绝对的安全性：将涉核部分全部置于地下，与地面严格物理隔离。裂变包层工作在“深次临界”状态，完全依赖外部聚变中子“点燃”，一旦聚变中子流停止，裂变反应即刻停止，从根本上杜绝了超临界事故风险（如切尔诺贝利事件）。同时，设计了完全非能动的余热排出系统，可长期自循环工作，无需外部电源干预，确保了“熄火安全”（针对福岛事故主因）。此外，聚变部分氚的操作量仅为传统托卡马克装置的十分之一，且处于负压环境，泄漏风险极低。彭院士强调：“这个系统可以说是一个绝对安全的系统。”
- 突出的经济性与持久性：据估算，若采用Z箍缩技术路线建设一座100万千瓦级的纯聚变电站，其造价规模高达250亿美元，对于能源系统而言经济上完全没有竞争力。而在“Z箍缩聚变裂变混合堆”的技术路线下，同样建设一座100万千瓦级的电站，当前建造成本可大幅压缩至约30亿美元，实现规模化生产后，这个数字将来可能还会降得更低。更重要的是，该系统对核燃料的利用极为充分，可直接利用现有热中子堆产生的乏燃料、贫化铀和储量丰富的钍资源，将铀、钍资源利用率提高至90%以上，可单独维持人类能源供给数千年甚至万年以上，彻底解决铀资源短缺和核废料长期处置难题。
- 优异的电网兼容性与多功能性：Z-FFR的输出功率可通过调节聚变“爆炸”的频率（如10秒、15秒或20秒一次）来快速、精确地控制能量输出，这种快速响应能力使其能够很好地平抑风电、光伏等间歇性可再生能源的功率波动，成为“快速反应的智慧能源系统的基础”。它可作为稳定的基荷能源，为电网接纳更多可再生能源腾出空间，减少对大规模储能设施的依赖。此外，该系统还可灵活用于发电、热电联供（城市供热、海水淡化）、高温制氢等多种用途，应用前景广阔。
三、 实现途径与产业化路径：明确时间表与供应链布局
彭先觉院士在报告中给出了Z-FFR产业化的明确时间表与实现途径：
- 2029年前后：正在建设的50MA国家大科学装置将建成投用，开展关键实验验证，验证聚变点火的科学可行性。
- 2032年左右：计划建成实验供热堆，验证聚变中子与包层相互作用、靶丸制备、换靶等全套工艺流程。该实验堆本身也具有重要应用价值，可作为世界最强的中子源，并解决聚变燃料氚的自持问题。
- 2035年左右：有望建成百万千瓦级示范电站。
- 2040年左右：实现商业应用。
彭院士透露，目前已组建了Z-FFR物理设计总体单位（新型研发机构）与工程设计总体单位（市场化运营公司），以“一体双翼”模式推进工程验证、技术演示和商业应用。针对供应链挑战，团队已开始布局相关产业链，包括提升驱动器关键部件（如电容器、开关）的寿命、降低靶丸制造成本、研发干法处理裂变燃料技术等。他强调，产业化最大风险不在于单一技术瓶颈，而在于能否整合资源、并行推进整个复杂系统的研发与产业链建设，需要国家战略性支持和市场资本的共同参与。
四、 会后答疑：直面挑战与机遇
在问答环节，彭先觉院士就听众关心的供应链、AI赋能及国际竞争等核心问题进行了坦诚而深入的解答：
可控核聚变的供应链不完备是全球难题，中国在这方面有何优势和劣势？
彭院士：以Z箍缩混合堆路线来看，我们正在从头构建一套新的供应链。优势在于，我们基于完整的物理和工程研究，明确了各个环节的需求，可以提前布局和研发。劣势在于，这毕竟是一条新路，许多关键部件尚无成熟供应链，需要从研发做起，投入大、周期长。这需要国家战略性支持和市场资本的共同参与。
AI技术会加速核聚变商业化吗？
彭院士：AI肯定会推动技术进步，比如加速数据分析、优化实验方案。但要说AI直接解决聚变中的关键物理问题，可能性不大。AI更大的意义在于它对电力需求的巨大拉动——AI计算本身就需要海量电力，这将反过来推动能源变革。
中美两国在核聚变（尤其是Z箍缩路线）的研发上各有什么特点？中国处于什么位置？
彭院士：在磁约束聚变方面，美国历史上有领先优势。在惯性约束聚变（包括激光和Z箍缩）领域，美国也起步早。但他们过去主要强于工程，在将Z箍缩发展成能源系统的聚变物理尤其是靶物理设计方面，以及与我们类似的混合堆概念结合方面，探索有其局限性。俄罗斯也有相关研究，但受限于环境进展不明显。中国得益于在核物理、等离子体物理和工程领域的综合积累，特别是在Z箍缩驱动聚变和混合堆概念上形成了自己的完整思路和团队。我们现在是抓住了一个机遇，希望整合力量，加快推进这条有潜力的技术路线。
编者注：百花齐放，共逐聚变梦想彭先觉院士的报告清晰地勾勒出Z-FFR作为未来核能发展蓝图。这一技术路线以其独特的设计理念和卓越的综合优势，为中国核能发展提供了重要的战略选项。近年来，中国可控核聚变领域呈现百花齐放之势：以中核集团、中科院等离子体所等为代表的“国家队”在磁约束托卡马克路线上不断刷新纪录；以能量奇点等为代表的商业公司也在高温超导托卡马克路线上积极布局。Z-FFR路线作为惯性约束聚变与裂变能巧妙结合的创新探索，与主流路线形成了有益补充与差异化竞争。多技术路线的并行发展与协同推进，不仅分散了技术风险，更极大地加速了中国迈向聚变能源商业化的整体进程。希望在各方的共同努力下，清洁、安全、无限的聚变能源不会让我们等太久，早日照亮人类可持续发展的未来。
参考链接：
- https://mp.weixin.qq.com/s/IJ925I8v8lu4VNYeoKGPPQ
- https://mp.weixin.qq.com/s/3FD0O5PkCOIO3HvR7qOYQA