2035年商用！美國發(fā)布聚變路線圖，已有企業(yè)搶跑

環(huán)球零碳

碳中和領(lǐng)域的《新青年》

來源：Getty Images

撰文| Penn

編輯 | 小瀾

→這是《環(huán)球零碳》的2036篇原創(chuàng)

核聚變能源是人類夢寐以求的清潔能源，有望成為人類解決能源問題的終極方案。然而，這項技術(shù)的實現(xiàn)難度之大，使得科學(xué)家們常常感嘆，人類距離核聚變發(fā)電似乎永遠(yuǎn)相差50年。

2022年，人類首次實現(xiàn)了核聚變反應(yīng)凈能量增益的歷史性里程碑，隨后全球核聚變商業(yè)化進(jìn)程邁入了快車道。

隨后，核聚變永遠(yuǎn)還差50年的質(zhì)疑正在被慢慢的打破。2025年9月，美國能源部長賴特在接受BBC專訪時表示核聚變發(fā)電技術(shù)有望在未來十年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

賴特預(yù)測，商業(yè)化核聚變發(fā)電最快可能在8年內(nèi)實現(xiàn)，將在8到15年內(nèi)向世界各地的電網(wǎng)輸送電力，并將迅速成為減少溫室氣體排放的重要推動力。

近日，美國能源部再次對核聚變發(fā)電的50年假設(shè)說出了“No”。6月9日，美國能源部（DOE）正式發(fā)布最終版《聚變科學(xué)與技術(shù)路線圖》，這是一項旨在以史上最快、最負(fù)責(zé)任的時間表加速聚變能源開發(fā)和商業(yè)化的國家戰(zhàn)略。

這份匯聚了超過800名科學(xué)家與工程師共同意見的文件，為美國商業(yè)聚變能源設(shè)定了清晰的時間表：2035年前演示并網(wǎng)發(fā)電的聚變試點電廠，2045年前實現(xiàn)商業(yè)聚變電力。

這不僅是一次技術(shù)路線的梳理，更是美國聯(lián)邦層面首次以如此具體的時間節(jié)點和系統(tǒng)工程視角，對聚變能源從實驗室走向電網(wǎng)的全過程進(jìn)行規(guī)劃。

該路線圖在前期路線圖工作的基礎(chǔ)上，將聚變科學(xué)、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施、人才培養(yǎng)和商業(yè)化等優(yōu)先事項整合為一項統(tǒng)一的國家戰(zhàn)略，以支持在2030年代中期建成聚變試驗工廠并實現(xiàn)商業(yè)聚變發(fā)電。

“聚變能源已經(jīng)進(jìn)入了一個以非凡的科學(xué)進(jìn)步和公私合作為標(biāo)志的新時代，”美國能源部負(fù)責(zé)科學(xué)的副部長達(dá)里奧·吉爾博士說。“有了這份路線圖，我們現(xiàn)在擁有了將聚變能源的承諾變?yōu)槊绹嗣竦默F(xiàn)實所需的清晰度、協(xié)調(diào)性和持續(xù)的承諾。”

圖說：美國發(fā)布聚變科學(xué)與技術(shù)路線圖

來源：美國能源部

《聚變科學(xué)與技術(shù)路線圖》為美國聚變事業(yè)制定了一項統(tǒng)一戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略圍繞三個主要驅(qū)動因素展開：

1）建設(shè)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，以彌合聚變材料和技術(shù)差距。

2）通過先進(jìn)研究、高性能計算和人工智能進(jìn)行創(chuàng)新。

3）通過公私合作、供應(yīng)鏈發(fā)展、勞動力增長和商業(yè)化途徑，發(fā)展美國聚變生態(tài)系統(tǒng)。

該路線圖與美國能源部“創(chuàng)世紀(jì)使命”（Genesis Mission）相契合，并將通過能源部新成立的聚變辦公室實施，利用人工智能、先進(jìn)計算和公私合作來加速聚變研究、工程和商業(yè)化進(jìn)程。

目前已有超過100億美元的私人投資用于推進(jìn)聚變技術(shù)和示范項目，美國能源部正在協(xié)調(diào)一項全國性行動，以彌合聚變能源商業(yè)化所需的剩余技術(shù)差距。通過“建設(shè)-創(chuàng)新-發(fā)展”戰(zhàn)略，能源部及其合作伙伴正在加強(qiáng)國內(nèi)供應(yīng)鏈，推進(jìn)聚變科學(xué)發(fā)展，并使美國在全球聚變能源商業(yè)化競賽中占據(jù)領(lǐng)先地位。

該路線圖界定了近期（2-3年）、中期（3-5年）和長期（5-10年）需實施的關(guān)鍵行動，這些關(guān)鍵行動和基礎(chǔ)設(shè)施的落實，將推動美國在通往聚變能源的關(guān)鍵路徑上彌合科學(xué)和技術(shù)（S&T）差距，涵蓋六個核心挑戰(zhàn)領(lǐng)域：結(jié)構(gòu)材料；等離子體接觸部件及等離子體-材料相互作用；約束方法；燃料循環(huán)；包層；以及聚變電站工程與系統(tǒng)集成。

圖說：公私部門在短期、中期和長期的時間表

來源：美國能源部

就在路線圖發(fā)布同一天，田納西州通過了一項具有標(biāo)志性意義的監(jiān)管動作——成為全美第一個為聚變裝置建立專門監(jiān)管框架的州。該監(jiān)管框架秉持技術(shù)中立原則，借鑒了田納西州作為美國核管理委員會（NRC）協(xié)議州60余年的經(jīng)驗，并對聚變裝置及相關(guān)運(yùn)行活動制定了定義和許可要求。

位于橡樹嶺附近的Type One Energy商業(yè)項目預(yù)計將成為首批獲得許可的運(yùn)營商之一，根據(jù)新規(guī)，其400兆瓦的Infinity Two仿星器電站最早可能于2028年開工建設(shè)。聯(lián)邦路線圖的頂層設(shè)計與州級監(jiān)管的實際突破，正在形成上下聯(lián)動的推進(jìn)格局。

一周之后的6月16日，美國聚變初創(chuàng)公司Helion Energy宣布，已獲得華盛頓州衛(wèi)生部頒發(fā)的兩份關(guān)鍵監(jiān)管許可證——放射性材料許可證與放射性空氣排放許可證。這些許可證的頒發(fā)表明，Helion 公司已滿足工廠設(shè)施、人員和安全計劃方面的安全要求。

這意味著Helion可以在華盛頓州馬拉加建設(shè)并運(yùn)營其第一座聚變發(fā)電廠"Orion"，而這座電廠也是目前全球最接近實際落地的商業(yè)聚變電力項目。這座名為獵戶座（Orion）的世界首座聚變發(fā)電廠已于去年7月破土動工，目前辦公樓的建設(shè)已經(jīng)完成，Helion公司現(xiàn)在可以著手建造發(fā)電機(jī)房，該項目的初步土方工程已于今年春季啟動。

“我們非常榮幸獲得華盛頓州衛(wèi)生部頒發(fā)的這些許可證，這使我們成為全球首家獲得聚變電站運(yùn)營監(jiān)管批準(zhǔn)的公司，”Helion Energy首席執(zhí)行官David Kirtley表示。“今天的公告體現(xiàn)了我們工作的嚴(yán)謹(jǐn)性，并為實用、商業(yè)化、安全的聚變能源打開了大門。”

圖說：Helion Energy計劃建造的聚變電站Orion的鳥瞰圖

來源：Helion

兩周前，Helion 宣布完成 4.65 億美元的G輪融資，以加速聚變技術(shù)的商業(yè)開發(fā)，這使得這家位于埃弗雷特的公司的總?cè)谫Y額達(dá)到15億美元，公司估值達(dá)到 155 億美元。

Helion此前宣布，其第七代北極星原型聚變能源裝置成為首臺使用氘氚燃料的私人投資聚變裝置，并打破了公司自身創(chuàng)造的等離子體溫度紀(jì)錄，超過1.5億攝氏度。Helion的使命是在馬拉加建造首座聚變發(fā)電廠，從而實現(xiàn)未來無限清潔電力供應(yīng)。

Helion公司還與切蘭縣公共事業(yè)區(qū)簽署了輸電互聯(lián)協(xié)議——這是首個針對聚變電站的此類協(xié)議——標(biāo)志著向電網(wǎng)輸送電力又邁出了關(guān)鍵一步。

這項輸電協(xié)議使Helion距離為微軟運(yùn)營首個聚變電站又近了一步。2023年5月，Helion宣布了全球首個核聚變購電協(xié)議，將在2028年底前從該電站向微軟提供至少50兆瓦的電力，用于為其位于馬拉加的數(shù)據(jù)中心供電。

圖說：CFS核聚變實驗裝置

來源：CFS

與此同時，Helion Energy的競爭對手聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司（Commonwealth Fusion Systems，簡稱CFS）也在加速建設(shè)商業(yè)化聚變發(fā)電廠。今年4月21日，CFS負(fù)責(zé)人在接受路透社采訪時表?，CFS將于 2027 年在美國開?建設(shè)聚變發(fā)電的商業(yè)??，?前正在尋找更多?址。

CFS聯(lián)合創(chuàng)始?兼?席執(zhí)?官鮑勃·穆姆加德表?，該公司位于?薩諸塞州的?范聚變裝置已完成75%以上，將于2027年投?運(yùn)?。

與此同時，CFS 正在推進(jìn)在弗吉尼亞州切斯特菲爾德縣建造世界上第一座電網(wǎng)級聚變發(fā)電廠ARC的計劃。這項計劃旨在于 2030 年代初將電力并入電網(wǎng)，并得到了與Dominion Energy和谷歌的戰(zhàn)略合作的支持。

2025年6月30日，谷歌與CFS達(dá)成了一項電力采購協(xié)議，這是全球首批核聚變能源商業(yè)交易之一。根據(jù)兩家公司發(fā)布的聯(lián)合聲明，谷歌已承諾于2030年代從CFS的首座商業(yè)電站購買200兆瓦的電力。

今年4月，CFS已向美國最大的電網(wǎng)運(yùn)營商PJM提交了并網(wǎng)申請，該公司已成為全球首家申請并入大型電網(wǎng)的聚變電站開發(fā)商。這一關(guān)鍵步驟將聚變能源的科學(xué)技術(shù)與實際輸送該能源的基礎(chǔ)設(shè)施連接起來。

參考材料：

[1]https://www.energy.gov/articles/energy-department-releases-finalized-fusion-science-and-technology-roadmap-accelerate

[2]https://neutronbytes.com/2026/06/13/doe-charts-fusions-future-in-updated-roadmap/

[3]https://interestingengineering.com/energy/worlds-first-fusion-power-plant-washington

[4]https://cfs.energy/news-and-media/commonwealth-fusion-systems-becomes-first-fusion-company-to-apply-to-pjm-interconnection-the-largest-u.s.-wholesale-electricity-market

[5]https://www.ft.com/content/a8a41287-441e-435b-a5c7-1a57075906a4?syn-25a6b1a6=1

[6]https://www.autonocion.com/us/tokamak-hall-fusion-reactor/

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