2025年11月13日,中国国际核聚变能源计划执行中心研究与专项处处长吴姝琴在深圳核博会核聚变论坛发表《中国参与ITER进展》主旨报告。

报告围绕核聚变能的战略意义与技术路径,重点介绍了以磁约束托卡马克为主流路线的国际热核聚变实验堆(ITER)计划的目标、组织机制、规模参数与最新进展。随后梳理中国参与ITER的里程碑与实物/现金贡献、人才输送及对国内聚变研发能力提升的带动作用,并分析聚变发展升温的驱动因素与仍需攻关的关键科学工程难题,强调在高期待下保持战略定力、稳步推进。

关键点:
1. 核聚变能源价值与主流技术路线:磁约束托卡马克(01:00)
报告指出核聚变能具备资源丰富、环境友好、安全性高等优势,是未来理想清洁能源并关乎国家能源安全与战略竞争。实现聚变的约束途径包括引力约束、惯性约束与磁约束,其中磁约束可实现长脉冲运行;在多种路径中,研究最广泛、发展最成熟的是磁约束托卡马克。上世纪90年代TFTR、JET、JT-60等装置验证了科学可行性;依据IEA数据,全球聚变装置总数约174台,托卡马克约79台(约45%),形成“最有希望率先实现聚变能应用”的国际共识。
2. ITER计划概览:成员、目标、历史进程与工程规模(03:00)
介绍ITER(意为“道路”,寓意通向新能源之路)作为中国以平等身份参加的首个国际大科学工程计划,成员包括中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方,覆盖全球约50%人口与80%GDP。目标是在法国南部建造世界首座电站级聚变实验堆,验证聚变发电的科学与工程可行性。回顾历史:1985年倡议、1988-1990概念设计、随后工程设计推进;1998年美国曾退出,2001年重启谈判,2006年七方签署联合实施协定、2007年ITER组织成立。并给出规模参数与复杂度:聚变功率500MW、聚变增益≥10、持续燃烧约500秒;装置高约30米、直径约28米,关键部件用钢量、超导磁体线圈规模巨大,接口多、周期长、管理复杂,被认为是人类建造的最复杂装置之一。
3. ITER实施机制与进展:出资比例、实物贡献、管理架构与里程碑调整(06:53)
ITER采取“七方共同出资出力出人”的模式:欧盟份额约45%,其他各方(含中国)约9%左右;部件与系统按比例以“实物贡献”在各成员国内研制后运至法国现场集成,同时各方缴纳现金贡献用于组织运转与直接采购。治理架构上,理事会为最高决策机构,由七方政府代表组成;ITER总部负责设计、集成建造、安装测试与运行,各方在国内设立执行机构承担细化设计、制造交付与协助安装并参与后续实验。通过“采购安排/包件协议”(含管理、技术、交付、知识产权等要求)落实任务分工。项目已从设计制造进入工程安装阶段,2020年启动重大工程安装;受地震、福岛事件、新冠等影响进度多次调整,最新基准提出2034年启动首轮研究运行、2039年开展第一阶段燃烧实验;同时强调2024年以来进度与成本得到更有效控制,部件交付与现场安装施工稳步推进。
4. ITER的示范价值与问题反思:技术攻关、管理经验与多边决策效率(12:22)
报告认为ITER虽经历波折,但在建造过程中攻克多项关键技术、完成关键部件研制,积累的设计成果、工程经验与管理理念可为下一代聚变堆建设提供重要参考。同时指出问题与教训:早期设计对核安全要求考虑不足、部分设计不合理、部分技术要求前期验证不充分且不够明确,导致实施中设计频繁变更、接口难以固化并引发工期延期;对集成安装难度与精度要求曾被低估。多边合作机制方面,重大决策需各方协商一致,“有民主但缺集中”,导致决策效率偏低;这些经验可为后续大型工程管理提供借鉴。
5. 中国参与ITER与带动国内聚变发展:里程碑、贡献交付、人才与产业外溢(15:12)
回顾中国核聚变研发自上世纪50年代起步,与国际基本同步,加入ITER后实现快速提升并跻身国际前列。中国参与里程碑包括:2003年加入谈判、2006年签署协定、2007年批准协定并设立专项、2008年国内执行中心挂牌。专项分国际部分与国内配套:前者支持参与治理、实物与现金贡献及国际合作;后者支持前沿基础研究、关键技术消化吸收、国内装置能力提升与人才培养。贡献方面,中国承担175个包件中的18个(约10%),组织科研院所、高校与龙头企业研制交付;截至目前总体完成率超过80%,并积极竞标现金采购合同(已签署超过120个),中方牵头联合体承担现场装配任务进展顺利并显著改善现场进度。人才方面,ITER组织约1094名正式职员,中方约100人;同时国内在专项支持下部署约270个项目,装置运行与关键技术(磁体电源、低温/高温超导、长脉冲运行等)取得突破,产业链与衍生应用扩展至医疗、工业检测、新材料、食品药品、航天等领域,体现“既是参与者、贡献者,也是获益者”。
6. 核聚变发展态势与挑战:需求牵引、技术突破、资本进入、地缘政治与关键难题(22:26)
报告总结近年聚变升温的驱动因素:其一,气候变化与能源压力、AI算力增长带来的清洁能源需求牵引;其二,关键技术突破推动(如美国装置实现聚变能量输出大于输入并多次点火、JET刷新能量输出记录、MIT高温超导磁体达20T、国内长脉冲运行刷新纪录),使“聚变永远50年”的观感出现转变;其三,市场与社会资本驱动,全球私营聚变公司数量与投资额显著增长;其四,地缘政治影响增强,聚变成为国际竞赛热点,各国在参与ITER同时纷纷出台路线图,力争率先实现聚变发电。报告也提醒保持清醒:聚变正从科学研究走向工程实践,但要实现发电仍需解决稳态自持燃烧、高耐辐照材料、氚自持等基础性难题,以及高效能量提取、高可用性运维与监管体系建设;国内聚变人才规模仍偏小,需要长期投入与稳扎稳打,巩固优势、补齐短板。

时间线:
00:00 - 会议开场与报告引入:介绍由相关负责人作中国参与ITER计划进展报告。
01:00 - 阐释核聚变能战略价值与实现路径,强调磁约束托卡马克的主流地位与国际共识。
03:00 - 系统介绍ITER计划:成员构成、目标定位、发展历程、装置参数规模与工程复杂性。
06:53 - 讲解ITER实施与治理机制:出资比例、实物与现金贡献方式、管理架构、包件协议与最新进度基准。
12:22 - 总结ITER示范意义并反思问题:核安全与设计变更、集成安装难度、以及多边决策效率带来的影响与借鉴。
15:12 - 聚焦中国参与ITER与国内配套专项:里程碑、18项实物贡献交付、合同竞标、人才输送、装置突破与产业外溢。
22:26 - 分析全球聚变发展态势与政策环境:需求、技术、资本与地缘政治驱动并存,同时提出关键科学工程难题、监管与人才短板,呼吁保持战略定力稳步推进。

AI 延伸阅读(下文由AI生成,其内容可能存在偏差,请注意甄别):
中国深度参与ITER计划,核聚变研发进入加速期
核聚变被视为未来最具潜力的清洁能源之一,因其燃料资源丰富、环境友好、安全性较高,被认为是保障国家能源安全和推动能源结构转型的重要方向。目前实现核聚变主要有三类技术路线:以太阳发光发热为代表的引力约束,利用短脉冲和高能量密度实现反应的惯性约束,以及通过强磁场约束高温等离子体、支持长脉冲运行的磁约束。全球范围内,磁约束托卡马克路线已成为主流方向,TFTR、JET、JT-60等装置验证了其科学可行性,而ITER计划则进一步面向科学与工程可行性的综合验证。
ITER意为“道路”,源自拉丁语,寓意通向新能源之路。该计划是中国以平等身份参与的首个国际大科学工程,由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方共同参与,目标是在法国南部建设一座电站级实验堆,探索和平利用聚变发电的科学与工程技术可行性。ITER装置计划实现500兆瓦聚变功率、聚变增益不低于10,并维持500秒持续燃烧,其规模和复杂性使其被认为是人类尝试建造的最复杂装置之一。
ITER计划的国际合作可追溯至1985年日内瓦峰会倡议。1988年至1990年完成概念设计后,项目进入工程设计和关键技术预研阶段。1998年美国曾退出,2001年启动谈判,2003年中国和美国加入谈判,随后韩国、印度加入。2006年七方签署联合实施协定,2007年ITER组织正式成立。受地震、福岛核事故、新冠疫情等因素影响,项目进度曾多次推迟;最新基准显示,ITER计划于2034年启动首轮研究运行,2039年开展第一阶段燃烧实验。自2024年以来,项目在进度和成本控制方面有所改善,多项里程碑按期完成。
从工程组织看,ITER采用成员方“实物贡献”为主的建设模式。欧盟承担约45%的贡献,其余各方各承担约9%,相关部件由各成员方在本国研制后运至现场集成,同时各方还需缴纳年度现金贡献,用于组织运营和现金采购。ITER理事会是最高决策机构,ITER组织负责设计、集成建造、安装测试和运行,各成员方则设立国内执行机构,承担细化设计、制造交付以及协助安装和实验等任务。项目共设175个采购安排包件,中国承担18个,约占总量的10%。
作为超大型国际工程,ITER也暴露出多方面挑战。早期设计对核安全问题考虑不足,部分设计不够合理,技术要求验证不足且表述不够明确,导致后续变更频繁、接口难以固化。同时,项目低估了集成安装难度和加工精度要求,增加了工期压力与实施风险。多边协商一致的决策机制也在一定程度上影响效率。相关经验为后续聚变工程提供了重要启示,包括强化前期核安全和工程可实现性论证,尽早稳定技术需求和接口,提升集成安装评估能力,并优化重大工程治理机制。
中国自2003年加入ITER谈判,2006年签署协定,2007年由全国人大批准协定,并经国务院批准设立ITER计划专项。2008年,中国国际核聚变能源计划执行中心挂牌成立,隶属科技部。中国参与ITER计划分为国际部分和国内配套两条线:国际部分包括参与治理、组织实物贡献研制、缴纳现金贡献和开展国际合作;国内配套则侧重前沿基础研究、关键技术消化吸收、国内装置能力提升、人才培养和关键技术攻关,并通过国家磁约束聚变能发展研究专项组织实施。
在实际执行中,中国深度参与了ITER治理和项目建设。科技部牵头参与理事会及管理咨询、科技咨询、财务审计等机制,执行层面则广泛参与各类委员会和工作会议。中国承担的18项实物贡献任务自2008年以来均已签署协议,其中7项已经完成,总体完成率超过80%。同时,中方企业和机构通过竞标获得并签署超过120个现金采购合同,中方牵头的联合体承担现场装配任务,推进顺利并显著改善了现场进度。ITER组织现有正式职员1094人,其中中方人员约100人,占比与中国贡献相当,除欧盟外位居前列,并已有中方人员担任高级管理岗位。
在国内,核聚变研发也呈现持续推进态势。自2008年以来,中国相关专项已部署270个项目,围绕聚变物理、堆工程设计、关键部件和核心技术开展系统攻关。国内两大聚变装置不断刷新运行纪录,在磁体电源、低温和高温超导、长脉冲运行等方面处于世界前列。研究院所、高校、国有企业和民营企业共同参与,逐步形成多技术路线研发平台和研究基地。相关技术还带动医疗卫生、工业检测、新材料、食品药品、航空航天等领域的衍生应用,并推动相关产业链萌芽发展。
当前,全球核聚变热潮正在多重因素推动下升温。气候变化加剧了对清洁能源的需求,人工智能算力增长带来新的能源压力,各国高质量发展也对稳定、低碳能源提出更高要求。技术层面,美国装置在2022年实现聚变输出能量大于输入能量并多次点火,欧洲JET在2024年刷新能量输出纪录,麻省理工学院高温超导磁体达到20特斯拉,国内长脉冲运行纪录也不断突破。资本方面,全球私营聚变公司数量近五年由23家增至53家,总投资由19亿美元增至97亿美元。与此同时,核聚变已成为国际竞争焦点,美国、日本、欧盟、德国和英国等均提出了面向2030年代至2040年前后的聚变发电目标,中国也在相关政策和规划中持续强化可控核聚变布局。


