日本“人造太陽”獲突破，欲爭全球首座商業核聚變堆

點“星標”暫存文章，查找更方便！

環球零碳

碳中和領域的《新青年》

來源：Shutterstock

撰文：Penn

編輯：小雨

→這是《環球零碳》的1734篇原創

人工智能革命正在重塑能源版圖，AI和超大規模數據中心已成為清潔、可靠電力的核心驅動力。這場由AI引發的能源需求風暴，也正在將核能重新推向全球舞臺的中心。

如果說核裂變的小型模塊化反應堆是解決當前能源焦慮的“現實解”，那么核聚變則是通往能源未來的“終極解”。

被譽為清潔能源“圣杯”的核聚變能源，燃料幾乎取之不盡（來自海水），無長期放射性廢料，也沒有傳統核裂變反應堆的熔毀風險，因此成為了一代又一代科學家孜孜以求的目標。

目前，一場旨在創造“人造太陽”的核聚變技術競賽正在中國、美國、日本等創新中心激烈上演，今年不斷有挑戰者報告新的里程碑式突破，這預示著全球能源轉型正迎來關鍵時刻。

10月27日，日本初創公司Helical Fusion舉行新聞發布會，宣布在開發對聚變反應堆至關重要的高溫超導（HTS）磁體方面取得進展，這標志著該公司朝著實現“商業聚變能源”的目標邁進重要一步。

這些磁體組裝成線圈，尺寸與實際反應堆相同，專為實際應用而設計。這一成就標志著世界上首次展示了專為商業反應堆設計的大型高溫超導線圈，該線圈在超導條件下保持了穩定的電流流動，同時復制了聚變裝置內部的磁環境。

該公司表示：“這是世界首創，歐美沒有任何一家聚變公司能夠實現，這意味著Helical Fusion目前在全球商業聚變發電廠建設競爭中處于領先地位。” Helical Fusion首席執行官田口隆也（Takaya Taguchi）在新聞發布會上表示，“這意味著，我們有能力在世界其他地區之前實現聚變發電。”

圖說：日本初創公司宣稱在高溫超導（HTS）磁體領域取得“世界首創”

來源：日經中文網

核聚變工程通常被稱為“人造太陽”——模仿太陽運行的原理產生能源。在核聚變反應堆中，人類正通過將氫的同位素（通常為氘和氚）加熱到遠高于太陽核心的溫度，形成名為等離子體的超高溫氣體。在這種狀態下，原子核發生聚變，釋放出巨量能量。

由于等離子體的溫度太高，任何材料都無法承受與其接觸，所以需要高溫超導磁體產生磁場將其約束在反應堆中。與全球主流的托卡馬克（俄語“磁線圈環形真空室”）設計不同，日本聚變產業一直鉆研其特有的“螺旋式磁約束技術”。

螺旋仿星器設計無需外部電流驅動即可實現連續等離子體約束，與其他聚變模型相比，有可能實現更長時間、更穩定的運行。

為了滿足“三維螺旋結構”的設計，Helical Fusion采用了多條高溫超導帶束合的解決方法，使其高溫超導導體樣本兼顧性能和“可彎曲性”。

此次的最新測試利用日本國立聚變科學研究所（NIFS）的設施，在15 K（-258°C）的溫度下，于7特斯拉磁場中實現了40 kA的穩定超導電流。這一成功使螺旋聚變公司成為全球商業聚變能源開發競賽中的領先競爭者之一。

圖說：Helical Fusion 最新 HTS 測試中使用的“雙餅線圈”

來源：Helical Fusion

與其他方案相比，螺旋仿星器最大的優勢在于它已經完成了等離子體這一關鍵的科學階段——這是商業化聚變電站的必要條件。這使得Helical Fusion能夠專注于下一階段：設計和制造一座真正意義上的聚變電站。

Helical Fusion成立于2021年，是日本領先的私營聚變公司，也是全球唯一一家致力于螺旋式仿星器研發的企業——該設計歷經日本六十余年的研究不斷完善，集成了日本國立核聚變科學研究所（NIFS）的成果。

在日本文部科學省（MEXT）通過小型企業創新研究計劃（SBIR）第三階段項目提供的支持下，該公司獲得了20億日元（約合1300萬美元）的資金，用于與日本核聚變研究所合作開發超導磁體和包層/偏濾器系統。

這家聚變能初創公司計劃在 Helix 計劃下推進其研究，該公司的下一個重大舉措是建造 Helix HARUKA，這是一個旨在驗證穩定和連續聚變反應的集成演示裝置。

到 2030 年代，Helical Fusion 計劃啟動其聚變試驗反應堆Helix KANATA，并將其打造成全球首個具有商業可行性的聚變電站。據悉，核聚變電站的商業可行性具有3個標準：1）具備全天候 (24/7/365)不間斷運行的穩定性；2）凈能量增益，即輸出能量超過消耗；3）可維護性：定期、高效的部件維護。

圖說：Helical Fusion首臺核聚變反應堆Helix KANATA的示意圖

來源：Helical Fusion

日本的聚變產業正期待政府加大支持力度，因為新任首相高市早苗是該國聚變能源的知名倡導者。她在周五向國會發表的首次施政演說中表示，政府將“力爭早日將聚變能源應用于社會”。

Helical Fusion首席執行官田口隆也表示，他希望在全球競爭實現商業聚變發電的背景下，政府能夠為該行業提供更多資金。

“日本擁有該領域最先進的技術，但像中國和美國這樣的國家正在努力追趕，過去五年已在該領域投入超過1萬億日元（約合65億美元）。”這位首席執行官表示，“與此同時，日本同期僅投資了1000萬日元。我希望這一差距能夠盡快縮小。”

目前，世界上最大的聚變項目是位于法國南部的國際熱核聚變實驗堆（ITER），這是一個由公共資金資助的國際合作項目，成員國包括日本、美國、俄羅斯、中國、印度、歐盟和韓國。該項目最初計劃于今年年底實現首次等離子體放電，但由于建設延誤和巨額成本超支，這一目標已被推遲。

與此同時，私營部門取得了巨大進展，截至今年 7 月，累計吸引了 97 億美元的私人和公共資金，與 2021 年相比增長了 400% 以上。

今年7月，Helical Fusion宣布完成A輪融資，籌集資金23億日元（約合1500萬美元），主要投資者來自日本國內市場，使其總資本（包括贈款和貸款）達到52億日元。

圖說：中國核聚變裝置BEST預計將于2027年竣工

來源：X

在美國，由麻省理工學院衍生 Commonwealth Fusion Systems 正計劃在弗吉尼亞州建設首座“電網級聚變電廠”，目標是在2030年代初實現發電。

據中國外交部發言人毛寧10 月 25 日介紹，中國核聚變裝置BEST預計將于2027年竣工，有望成為人類歷史上首個實現聚變發電的裝置。

參考材料：

[1]https://www.reuters.com/sustainability/climate-energy/japan-fusion-energy-start-up-achieves-key-milestone-toward-commercial-reactor-2025-10-27/

[2]https://asia.nikkei.com/business/energy/japan-startup-touts-world-first-in-key-electromagnets-for-fusion-energy

[3] https://www.afp.com/es/node/3801547

[4] https://www.cls.cn/detail/2182377

[5]https://interestingengineering.com/energy/worlds-first-nuclear-fusion-coil-test

[6]https://www.zaobao.com.sg/realtime/china/story20251027-7724309

熱門閱讀

（點擊圖片跳轉閱讀）