科技日報記者 劉霞

受太陽啟發，人類致力于在地球上實現可控核聚變，也因此將其譽為“人造太陽”。可控核聚變產生的聚變能具有資源豐富、環境友好、安全零碳等突出優點，被視為解決全球能源與環境問題、推動人類社會可持續發展的根本途徑之一。

世界經濟論壇官網日前報道稱，各國政府和工業界的研究表明，聚變能有望在本世紀30年代開始接入電網。而如今蓬勃發展的人工智能（AI）技術，正成為加速可控核聚變邁向商業化的重要推動力。

70年探索聚變能開發

核聚變是兩個輕原子核結合成較重原子核并釋放能量的過程。太陽與所有恒星的能量皆來源于此。

目前，大多數正在研發的核聚變反應堆用氫的同位素——氘和氚作為燃料。理論上，僅需幾克反應物即可產生一萬億焦耳的能量，相當于發達國家一個人60年的用電量。每公斤聚變燃料釋放的能量，約為核裂變的4倍，更是燃燒石油或煤炭的近400萬倍。

自20世紀50年代以來，無數科學家與工程師不斷探索如何在地球上復現并利用核聚變。一旦實現規模化應用，聚變能將為世界提供近乎無限的、清潔安全且經濟的能源。

多國研發力度持續增加

多國政府與企業持續增加對可控核聚變的投入，多個聚變示范堆計劃穩步推進，商業化進程明顯加快。

據國際原子能機構官網介紹，歷經十年設計、選址與制造，全球最大的國際聚變設施——國際熱核聚變實驗堆（ITER）于2020年在法國啟動組裝。ITER旨在驗證聚變能發電的科學與技術可行性，為未來示范電廠奠定基礎。該設施預計在本世紀20年代末開始首次實驗，并于2036年進入全功率運行階段。

與此同時，各國政府、公用事業與私營企業也在積極構建核聚變生態。2025年10月21日，美國能源部發布《聚變科學與技術路線圖》，目標是到本世紀30年代中期，實現首座聚變實驗電廠并網。該部門聚變能源科學辦公室副主任讓·保羅·阿蘭表示：“核聚變已觸手可及，我們正協調行動，全力推進。”

國際原子能機構報告顯示，全球至少有45家企業正追求聚變商業化，超過160個聚變設施已運營、在建或規劃中。谷歌、Eni、微軟等企業的購電協議，也反映出行業信心的提升。

麻省理工學院分析預測，全球核聚變發電量將從2035年的2太瓦時躍升至2050年的375太瓦時，到2100年有望接近2.5萬太瓦時。研究指出，隨著清潔電力需求激增，核聚變可能為全球GDP增加數萬億美元。

各國日益將聚變視作戰略領域。瑞士EconSight公司報告顯示，2016—2023年間，中國在全球聚變專利中占比達67%，美國為19%，歐洲為5%。

AI助力突破發展瓶頸

國際原子能機構指出，可控核聚變匯聚了等離子體物理、核工程、材料科學等多領域難題，是人類迄今構想的最復雜能源系統之一。當前實驗已接近實現聚變所需條件，但仍需提升等離子體約束性能與穩定性，延長反應時間，并使輸出能量超越輸入能量。而AI技術，正成為突破這些瓶頸的關鍵助力。

AI能夠模擬等離子體運動規律、預測反應過程、優化實驗條件，從而大幅加速商業化進程。美國能源部長克里斯·賴特表示，AI在聚變材料科學、數字建模與分子動力學等領域帶來的催化作用難以估量。

據美國有線電視新聞網報道，普林斯頓大學與普林斯頓等離子體物理實驗室2024年在《自然》雜志發表成果，他們利用AI成功預測等離子體的不穩定性。在美國DⅢ-D國家聚變裝置實驗中，AI控制器可提前300毫秒預警等離子體撕裂，避免反應中斷，為反應堆設計優化提供支持。

2022年，深度思維公司與瑞士等離子體中心共同開發出一套AI強化學習系統，實現了托卡馬克裝置內等離子體的精準穩定控制。該公司還推出了快速可微分的等離子體模擬器TORAX。

就在美國能源部宣布加速推進聚變戰略的同一天，深度思維公司與聚變初創公司“聯邦聚變系統”（CFS）宣布合作，將上述工具應用于CFS的實際項目。結合TORAX與強化學習等方法，AI可探索海量運行場景，找到最高效的凈能量產出路徑。深度思維公司還在為CFS位于波士頓郊外的SPARC反應堆開發AI控制系統，以優化磁場配置、聚變功率與熱負荷管理。

CFS計劃在本世紀30年代初投產首座電網規模聚變電站，并已獲得谷歌與Eni的購電協議，公司估值超過10億美元。該公司透露，至2050年有望實現年產千座工廠的規模。

此外，由OpenAI首席執行官薩姆·奧爾特曼投資的美國聚變初創公司Helion，計劃在2028年前建成聚變電廠，并已簽約微軟作為其首個購電伙伴。

隨著AI不斷推動技術突破，聚變能正從一個遠大的科學夢想，加速走向現實，躍升為改變全球能源格局的重要力量。