全球核聚变竞赛拐点已至:美国特别竞争研究项目(SCSP)专项报告深度解读

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2025年10月,由美国特殊竞争研究项目(SCSP)牵头的“核聚变能源规模化委员会”正式发布了一份里程碑式报告。这份凝聚了参议院两党领袖、国家实验室主任、私营聚变企业CEO等多方智慧的文件,以“聚变驱动美国未来”为核心,直指全球核聚变竞赛已进入“决定国运的关键拐点”,中国正凭借国家主导的“基础设施优先”战略快速追赶,而美国若不采取果断行动,将可能失去在这一“重塑21世纪能源格局”技术领域的领导地位。

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报告不仅更新了美国的“国家聚变目标”(从“本十年内开工首个商业电站”升级为“2028年底前开工多个行业主导示范电站”),更提出了包括100亿美元专项投资、将核聚变列为国家安全优先事项等在内的系统性策略,为美国绘制了一条从“科学领先”到“商业主导”的清晰路径。

一、竞赛拐点:中美核聚变实力的“错位竞争”

报告用“美国奠基科学,中国争夺产业”概括当前的核心竞争态势。通过对比中美在科研突破、资金投入、基础设施、供应链控制四大维度的表现,揭示了这场竞赛的复杂性与紧迫性。

1.科研突破:美国暂保领先,但中国追赶加速

美国在核聚变科学领域仍保持“不可替代的优势”:劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的国家点火装置(NIF)是全球唯一实现“点火”(能量增益 Q>1)的设施,2025年更将科学Q值提升至4(即聚变释放能量是输入能量的4倍);普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)在AI控制等离子体、预测模型方面的突破,已成为私营企业优化装置设计的核心工具。

中国虽尚未实现点火,但在磁约束聚变领域持续突破:2025年,合肥全超导托卡马克(EAST)创下“长脉冲等离子体运行”纪录,2021年更实现1.2亿摄氏度运行101秒、1.6亿摄氏度运行20秒;在“AI+聚变”领域,中国已将AI控制器应用于EAST,并在最新“AI+能源”计划中明确将其列为重点,进一步缩小了与美国的差距。

科研人才与成果的“天平”也在倾斜:中国聚变相关的博士毕业生数量是美国的10倍,2023年聚变专利申请量超过美国,在领域顶级期刊《Nuclear Fusion》上的论文占比已在过去十年超越美国,成为全球第一。

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2.资金投入:中国政府“重兵押注”,美国公私失衡

报告用“量级差”描述中美资金投入格局:2023年以来,中国通过中央与地方政府、国有企业协同,已为核聚变投入至少65亿美元(保守估计),其中单家国有公司“中国聚变能源公司(CFEC)”就获得21亿美元注资——这一数额接近美国能源部(DOE)聚变能源科学(FES)项目2026年全年预算(7.45亿美元)的3倍。

美国的优势集中在私人投资:截至2025年,全球139亿美元私营聚变投资中,75.7亿美元流向美国企业(占比54.5%),29家美国私营聚变公司占据全球53家活跃企业的半壁江山。但公共资金严重滞后:2025年FES项目79亿美元预算中,24亿美元用于国际热核聚变实验堆(ITER)等项目,仅有1.2%直接投向商业化;国会授权的“里程碑式聚变发展计划”实际拨款不足授权额的20%,导致科研与产业转化出现“断层”。

3.基础设施:中国“全链条建网”,美国“停滞15年”

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中国正以“设施集群化”策略构建完整聚变生态:

  • 合肥科学岛:在建的“燃烧等离子体实验超导托卡马克(BEST)” 预计2027年投产,目标Q值1-5;投资5.7亿美元的“聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)”将于2025年底完工,将成为全球首个覆盖聚变材料、部件测试的全链条研发平台;远期规划的“中国聚变工程示范堆(CFEDR)” 也有望在2030年代实现1GW发电。
  • 南昌瑶湖科学岛:投资27.6亿美元的“星火一号” 聚变-裂变混合堆,已经于2024年启动配套建设,目标2030年运营,Q值预计超30。
  • 绵阳:在建惯性聚变设施,激光功率远超美国NIF,不仅瞄准科研突破,还可支撑核武器模拟设计。

反观美国,自15年前NIF建成后,再无重大公共聚变设施开工。尽管2020年FES咨询委员会(FESAC)就提出了新设施规划,但因资金不足、政策优先级低,至今未落地,导致私营企业“不得不自建研发设施”,延缓了商业化进度。

4.供应链:中国控制“关键咽喉”,美国暴露漏洞

报告警告,聚变商业化的 “供应链战争” 已提前打响,中国在多个关键环节形成垄断:

  • 材料:中国生产全球80%的钨(聚变堆面向等离子体部件核心材料)、67%的钒,掌控美国94%的钇(高温超导带材关键稀土)供应;全球唯一商业化锂-6(氚增殖剂)生产国仅中国与俄罗斯,美国无本土产能。
  • 部件:中国在高功率开关、高压电容器等聚变脉冲装置核心部件领域占据全球主导地位;激光二极管所需的镓、铟、锗等原料,中国近期已实施出口管制,直接影响美国惯性聚变企业的供应链安全。

美国仅在少数环节保有优势:铍矿开采、高温超导磁体制造(依托Commonwealth Fusion Systems等企业),但高温超导带材仍依赖日本进口,中国已启动产能扩张计划,预计2030年实现技术与产能双超越。

二、美国的破局之道:三大支柱与100亿投资计划

针对上述差距,报告提出“以速度换优势”的系统性策略,核心是将核聚变从“科研议题”升级为“国家安全优先事项”,通过政府、私营部门、学术界协同,在 2028年前奠定商业化基础。

1.支柱一:将核聚变纳入国家安全核心议程

报告建议总统立即签署行政令,明确三大内容:

  • 设定强制性目标:2028年底前,在美国境内开工“多个行业主导的示范聚变电站”,且这些电站需具备“2035年前实现商业运营”的技术路径。
  • 跨部门协同机制:由国家情报总监(DNI)每年度发布“全球聚变竞争情报评估”,重点监测中国、俄罗斯等国的项目进展;能源部、司法部、国土安全部联合推出“聚变企业网络安全指南”,防范知识产权(IP)盗窃——报告特别提到,中国通过学术合作、人才招聘等方式获取聚变技术的风险 “已进入高危阶段”。
  • 全球市场抢占:2年内建立“聚变技术快速出口通道”,由能源部、商务部牵头,协调进出口银行(EXIM)、国际开发金融公司(DFC)为美国聚变企业海外项目提供融资支持,同时推动国际原子能机构(IAEA)采用美国主导的聚变监管标准,为出口扫清障碍。

2.支柱二:100亿美元投资激活商业化“全链条”

报告测算,要实现2028年目标,美国需在现有FES预算基础上,追加100亿美元“一次性专项投资”,按三大方向分配:

  • 40-50亿美元用于R&D设施建设:重点升级现有国家实验室的等离子体诊断、材料测试能力,新建“聚变部件中试基地”,解决私营企业无法承担的“高风险、高投入”技术验证问题(如先进氚增殖包层、高效热交换器)。
  • 10亿美元强化公私合作:全额资助“里程碑式聚变发展计划”“FIRE协作计划”等现有项目,将私营企业的“初步工程设计”纳入政府风险分担体系——例如,企业完成示范电站概念设计后,政府可覆盖50%的验证成本,加速从“图纸”到“施工”的转化。
  • 40亿美元设立“示范电站补贴”:采用“成本共担”模式,为2-3个技术路线不同的示范项目(如磁约束、惯性约束各选一个)提供50%的建设资金,要求企业在获得资助后18个月内启动施工,若未达标则收回资金。

为确保资金高效使用,报告建议能源部任命“唯一聚变负责人”,赋予其预算决策权与跨部门协调权,并设立“临时国家聚变项目办公室”,打通DOE内部“科学办公室(负责基础研究)”与“先进研究计划局-能源(ARPA-E,负责应用研究)”的壁垒,避免资源分散。

3.支柱三:破解监管、供应链、人才“三大瓶颈”

  • 监管“提速”:推动核管理委员会(NRC)在2026年前完成“10 CFR Part 30”规则修订,明确聚变装置按“粒子加速器”而非“裂变反应堆”监管,建立“批量制造许可”机制——即同一设计的聚变机组可一次获批、多次生产,无需逐个审批;同时,要求联邦能源监管委员会(FERC)简化“聚变电站并网流程”,特别是为数据中心、工业园区等“就近用电”场景开辟绿色通道。
  • 供应链“去风险”:30天内启动“全球聚变供应链地图绘制”,由商务部牵头,识别关键漏洞并制定应对措施:通过45X先进制造税收抵免、贷款计划办公室(LPO)融资,鼓励国内企业生产高温超导带材、激光二极管;依托《国防生产法》(DPA),将锂-6、钨、钒纳入“战略物资储备”,支持国内矿山重启与精炼产能建设;与日本、加拿大等盟友建立“聚变材料互助协议”,减少对中国的单一依赖。
  • 人才“补缺口”:每年新增100个聚变领域研究生名额、100个博士后岗位,由政府与企业共同资助(企业承担30%费用,享受税收优惠);开发“AI聚变培训平台”,利用虚拟仿真技术缩短技术人员培养周期;推动社区学院与聚变企业合作,开设“聚变设备运维”专项课程,解决技师短缺问题。报告预测,到2030年美国聚变行业需至少1万名专业人才,当前培养速度仅能满足30%需求。

三、全球格局:不止中美,多极竞争悄然成型

报告并非只聚焦中美,而是将核聚变竞赛视为 “全球权力重构的缩影”,详细分析了其他关键玩家的策略,这些国家的动作或将影响中美竞争的最终走向:

  • 英国:以“监管创新”破局,2025年投入34亿美元启动“球形托卡马克能源生产(STEP)项目”,同时推动全球首个“聚变专项选址与许可规则”,计划2030年前开工示范电站,目标成为“聚变监管标准输出国”。美国已与英国签署“技术繁荣协议”,将聚变列为重点合作领域,共享研发数据与供应链资源。
  • 日本:聚焦“技术深耕”,JT-60SA将于2026年启动实验,目标验证“先进超导磁体”在聚变堆中的应用;私营企业在供应链领域优势显著,如Faraday Factory Japan是全球最大高温超导带材供应商,Kyoto Fusioneering的“聚变堆热管理系统”已出口美国。
  • 加拿大:手握“氚牌”,依托Darlington氚提取设施(全球最大民用氚生产基地),与美国企业签订“长期氚供应协议”,成为美国聚变示范电站的“燃料保障者”;同时开发“UNITY-2”氘-氚燃料循环测试平台,试图在燃料技术领域占据主导。
  • 俄罗斯:走“差异化路线”,重点研发“聚变-裂变混合堆”,计划2030年前建成核心部件,寻求与中国合作,但受技术封锁与资金限制,进展缓慢,难以对中美构成直接威胁。

四、结论:2028年是“不可逆转的节点”

报告在结尾用“要么领跑,要么落后”的强烈措辞警告:核聚变不是“未来技术”,而是“当下竞争”——中国的“基础设施优先”策略已进入收获期,

若美国在2025-2028年这三年窗口期内不能落实100亿美元投资、简化监管、补齐供应链漏洞,将可能永久失去在这一领域的领导地位。

这种“失去”的代价远超能源领域:报告测算,聚变商业化将催生一个“万亿美元级全球市场”,主导国将在先进材料、AI控制、核技术标准等领域获得“数十年竞争优势”;更重要的是,聚变提供的“零碳、无限、可调度”能源,将直接决定21世纪国家的能源安全与气候治理话语权。

“美国的科学实力与私营创新活力仍是全球最强,但这不足以抵消国家战略的缺位。”委员会联合主席、共和党参议员James Risch与民主党参议员Maria Cantwell表示,“现在需要的是‘紧迫感’与‘行动力’——2028年不是终点,而是决定美国能否在聚变时代继续保持超级大国地位的‘起点’。”

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参考链接:

  • https://www.scsp.ai/wp-content/uploads/2025/10/Fusion-Commission-Fall-2025-Report-Draft.pdf