10月16日，美国能源部（DOE）正式发布了《聚变科学与技术路线图》（Fusion Science & Technology Roadmap），这是一项国家级战略，旨在以最快速度推动聚变能源的研发与商业化进程。
一、总体目标与核心战略
总体目标：为美国竞争性聚变能源产业奠定科学和技术基础，支持私营聚变部门在2030年代中期实现规模化发展，最终将聚变能源送上电网。
核心战略：构建-创新-增长（Build-Innovate-Grow）
- 构建：建设关键基础设施，以解决关键的材料制造与测试（FM&T）空白，提供最适合国家和具有竞争力的聚变能源产业的前沿商业聚变相关材料和增殖测试设施。
- 创新：通过明确的里程碑和指标来创新和推进聚变科学与工程，将基础研究与诸如聚变创新研究引擎（FIRE）合作项目等新计划相连接，这些项目支持以行业需求为导向的协作研究，并整合新兴突破领域以加速进展，例如人工智能和惯性聚变能源（IFE）。
- 增长：通过国内和国际的公私合作伙伴关系发展美国的核聚变生态系统，利用来自多个行业的资源，并通过促进新的地区联盟、建设研究FS&T基础设施、供应链和核聚变制造网络来实现。
二、十大关键行动措施
路线图围绕“构建（对应行动第1-2条）-创新（对应行动第3-4条）-增长（对应行动第5-10条）”战略，规划了十大关键行动：
1.交付聚变科学与技术基础设施：
加快建设聚变基础设施，以弥合FESAC LRP科学驱动因素所确定的关键差距。这些基础设施主要包括8大部分：包层开发与测试、燃料循环开发与测试、核效应测试（包括聚变中子与热室能力）、排气与等离子体/高热通量测试、等离子体约束与性能、远程维护以及电站辅助设施（BOP）的测试与开发、高性能计算与人工智能、驱动器执行器及磁体测试与开发。
2.构建AI-聚变数字融合平台：
帮助加速维持燃烧等离子体和材料发现，以闭合聚变燃料循环并利用聚变能。这其中就包括了：探索使用AI/ML方法优化设施和实验设计；探索使用人工智能/机器学习（AI/ML）方法加速高性能计算数值算法；开发能够将物理设备数据与模块化、集成的仿真工具相结合的AI驱动数字孪生。
3.追求创新和变革性研究：通过关键的创新和变革性技术可能有助于缓解常规商业聚变途径的风险。这些技术包括：仿星器、液态金属PFC、惯性约束聚变以及替代性聚变概念（磁镜、Z箍缩），此外还包括测量诊断技术创新、AI在核聚变的应用技术。
4.推进更具成本竞争力的聚变电站：
考虑多种新兴概念，以尽可能低的资本成本和最早的时间交付一个FPP，具体包括紧凑型托卡马克概念（包括全高温超导托卡马克以及球形托卡马克）和非托卡马克概念。
5.拓展公私合作伙伴（PPP）关系：拓展
公私合作伙伴关系以帮助降低关键科学和技术问题的风险。目前美国能源部已经支持了两个PPP项目：即“INFUSE”和“基于里程碑的聚变能开发项目”，后者已经支持了Commonwealth Fusion Systems、Tokamak Energy、Type One Energy、Xcimer Energy、Zap Energy、Thea Energy、Realta Fusion和Focused Energy八家公司。美国能源部还计划在2026财年启动“Fusion Bridge”项目。
6.培育聚变供应链：利用基础和支持性科学研发结合先进的测试平台，建立与聚变相关的供应链。这需要结合基础科学研发与赋能科学研发，同时利用先进测试平台，比如能模拟核聚变环境的部件和材料原型试验台。
7.培养聚变人才：建立合作伙伴关系，将基础设施发展的机会与各级人才的培训、教育和整合相结合。途径包括：一是在区域枢纽与公私立大学建立合作，协同地方/州政府推动教育和培训；二是通过FIRE协作项目及其他项目（如理论与模拟、聚变材料与聚变核科学等）将大学与DOE国家实验室连接；三是通过INFUSE、PFR和Fusion BRIDGE项目将大学与私人部门联系。
8.充分利用先进核能项目的研发与部署：
与先进核研究、开发和部署工作的战略协调。举例来说，双方可以在共同关注的关键技术（如高温耐辐射合金的先进制造技术、应力腐蚀裂纹测量方法以及耐用、耐腐蚀的熔融金属和熔融盐系统组件）上加强合作与协调部署。
9.支持聚变能源应用的实用路径：扩大测量创新和其他可促进广泛核聚变能源部署的研发活动
10.制定商业化路径：制定向应用核聚变能源与创新办公室（OFEI）过渡阶段的计划—FEI计划，并跟踪显示过渡准备情况的关键指标。
《路线图》还对这十大关键行动措施按近期（2-3年）、中期（3-5年）和长期（5-10年）三个阶段，分别列举了实施的具体目标。
三、六大核心技术挑战
报告中，在路线图第二部分详细提供了更详细的时间表，说明所需的基础设施能力，以及将用于跟踪在六个核心挑战领域中弥合差距的科学指标和关键里程碑。
1.结构材料科学与技术：材料、结构和系统的设计、开发和鉴定，以能承受聚变电站的高中子通量、热负荷和环境应力。这包括对构成堆芯容器、支撑结构及堆内组件的材料的物理和机械性能、制造和鉴定的研究。
2.面向等离子体组件（PFC）与等离子体-材料相互作用：设计和测试直接与等离子体相互作用的材料和组件。研究内容涵盖固体与液态金属壁、先进复合材料、反应室与偏滤器的设计和技术，以及为应对腐蚀、燃料滞留等挑战而需要的等离子体-材料相互作用的理解。
3.推进约束途径：理解和控制高性能燃烧等离子体的物理和工程问题，这包括湍流与输运、稳定性、耦合、核心-边缘整合以及破裂避免，旨在实现与聚变相关的约束状态和持续的能量输出。
4.燃料循环与氚处理：在闭环中生产、处理和回收聚变燃料所需的技术和工艺。它包括排放和分离系统、储存和库存控制、核算以及支撑技术的发展，例如渗透屏障和氚去除系统。
5.包层科学与技术：包层概念（例如固体、液体、熔盐）的开发，材料兼容性研究，热液力学，氚传输建模以及集成测试以验证性能和可维护性。
6.聚变电站工程与系统集成：设计和集成电站的全部系统，包括平衡工厂、远程维护、机器人技术，还包括用于全面集成电站建模的代码、模型、工具和平台。
文件还在附录部分，回顾了美国发展核聚变的历史，并详细介绍了其引以为傲的“聚变创新研究引擎”（Fusion Innovation Research Engine，FIRE）项目。
据悉，路线图的制定征求了600多名科学家、工程师及产业相关方的意见，明确了实现聚变电站所需填补的关键研究、材料与技术空白，同时为美国在全球核聚变产业中巩固领先地位提供了方向。
此项举措推进了特朗普总统签署的《释放美国能源潜力行政令》，进一步强化了本届政府扩大国内能源生产、重塑美国能源主导地位的承诺。通过加速核聚变商业电力的发展进程，能源部正助力美国强化电网建设、重建关键供应链，并开启一个由美国自主研发、能源供应充足且稳定可靠的新时代。
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参考链接：
- https://www.energy.gov/fusion-energy
- https://www.energy.gov/articles/fusion-st-roadmap