探寻新质生产力|星环聚能：可控核聚变的十年之约

星环聚能CEO陈锐

永远的50年向10年转变。

作者 | 王涛 编辑 | 吾人

相信很多人都看过漫威的电影《钢铁侠》，你是否想过那个为托尼提供力量的“核反应堆”到底是什么？其实这个反应堆利用的就是核聚变技术，源源不断地向战甲提供电能，维持战甲高耗能的需求。在人们的设想中，可控核聚变技术的未来正如电影里描述的那样——给人类带来取之不尽用之不竭的能源。

事实上，这一存在于科幻电影中的技术，正成为全球追逐的硬科技焦点。

早在美国的劳伦斯利弗莫尔国家实验室实现“核聚变点火”并多次复现后，全球核聚变商业化进程就持续受到社会和资本市场关注。

2023年，中国国务院国资委启动实施未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的重要方向，由25家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体也在年末成立。

核聚变是指氘、氚等轻原子核结合成氦等较重原子核时，释放出巨大能量。可控核聚变被称为“人造太阳”，一直被认为是人类解决能源问题的重要出路，视为人类“终极能源”。

星环聚能就是中国具有代表性的商业化可控核聚变公司之一。

星环聚能成立于2021年10月，以建成商用可控聚变堆为己任，潜心于小型化、商业化、快速迭代的可控聚变能装置，专注成长为集研发、设计、运维于一体的全球顶尖的聚变能科技企业。

2022年6月，星环聚能完成数亿元天使轮融资，由顺为资本、昆仑资本、中科创星等多家国内知名投资机构联合投资；2024年3月，星环聚能又完成数亿元Pre-A轮融资，由上海知识产权基金领投，华成创投跟投，老股东中科创星、和玉资本持续跟投。

值得一提的是，去年7月，由清华大学设计，星环聚能和清华大学联合建设的SUNIST-2聚变实验装置建设完成并成功点亮等离子体。截至目前，星环聚能已完成6轮实验，显著提高了球形托卡马克等离子体的性能。实现了等离子体电流翻倍，等离子体电子温度提升超过2倍，最高电子温度超过1.2 keV。

近日，星环聚能CEO陈锐接受了融中财经的采访，为我们讲述了星环聚能的技术迭变和商业路线。

陈锐向我们表示，可控核聚变是一个征服星辰大海的商业故事，短期内实现商业化的可能性不大，需要更长久的探索；同时这也是一段已知终点的赛跑，全世界在该领域的奋斗者都知道可控核聚变的目标是能源的取之不尽、用之不竭，但在这未知的领域，通往终点的路径如何选择则是另一个难题。

星环聚能的愿景就是寻找距离终点最近的路径，并在此基础上实现商业落地，征服可控核聚变商业化的星辰大海。

20年磨剑

专攻球形托卡马克路线

可控核聚变实现后，将为世界带来什么改变？

陈锐向融中财经介绍道，可控聚变被广泛地认为是一种终极能源，如果可控聚变实现的话，它的燃料将会是无限的，排放也是清洁的零碳排放。这种核反应与裂变不同，可控核聚变是固有安全的。

从这个角度来说，可控核聚变可以为人类提供近乎无限的能源。当人类拥有无尽的能源之后，很多问题的解决思路将被彻底颠覆。陈锐向我们举了几个例子，比如主粮的生产，现有主粮的生产方式都占用非常大面积的土地。在聚变能的支持下，我们可以建立由人造光源提供光照并通过空调系统控制温湿度的立体化植物工厂，或者直接在化工厂里合成淀粉。主粮的生产将不再是种植业，而是不受地域限制且可大规模复制的制造业。聚变能还将颠覆航天工业。，基于聚变反应的聚变火箭发动机比冲可以轻易达到30000秒，超过包括星舰猛禽2在内的现有火箭发动机100倍。在聚变发动机的推动下，人类将以远快于星舰的速度登陆火星乃至更多行星，成为真正的星际文明。

从陈锐的回答中不难看出，可控核聚变的实现将会为人类社会带来巨大的利好。

风口的到来，促进了可控核聚变产业的高速发展。据美国聚变产业协会2023年7月发布的《2023年全球聚变产业》报告显示，全球聚变公司数量从2022年的33家增长到43家，展现了这一行业的活跃度和多样性。美国以25家公司数量位居第一，全球聚变公司已累计融资超过62亿美元，较2022年增加了约14亿美元，增幅达27%。

从国内角度来看，今年，“新质生产力”一词被首次写入政府工作报告，成为社会大众关注和实践的关键词。也就是在这一大背景下，可控核聚变技术作为一种新能源领域的前沿新兴技术，被视为新质生产力的重要发展方向。作为一种高质量、高密度、零碳排放的清洁能源，核聚变不仅有望为我们提供几乎无限的能源，而且其对环境的影响极小，是实现可持续发展和“双碳”目标的关键技术之一。这也为可控核聚变的发展再添一把火。

目前，星环聚能以及其他公司积极探索商业化聚变堆的可能，为中国核聚变产业贡献力量。

根据陈锐的介绍可以得知，星环聚能是一个非常典型的大学科技成果转化项目。他介绍道：“我们整个的团队在2021年10月13日创立公司之前，其实已经从事可控聚变研究20年了。坦率地说，我们应该是中国第一支从事球形托卡马克路线的团队。”

星环聚能团队成员深耕球形托卡马克路线20年，在该领域有着深厚的技术积累。2023年7月，由清华大学设计，星环聚能和清华大学联合建设的SUNIST-2聚变实验装置建设完成并成功点亮等离子体。截至目前，星环聚能已完成6轮实验，显著提高了球形托卡马克等离子体的性能。实现了等离子体电流翻倍，等离子体电子温度提升超过2倍，最高电子温度超过1.2 keV。

根据陈锐介绍，球形托卡马克简单来说就是小型化的托卡马克装置。过去 80 多年的可控聚变研究中，托卡马克作为磁约束路径，是目前最主流且经过广泛研究的一条路线，已被众多科研机构和企业采用，包括 ITER 和 JET 等大型项目。然而，传统的托卡马克装置通常体积较大且造价高昂。目前，人类所制造的最大托卡马克装置直径有30—40米。而位于西安的SUNIST-2球形托卡马克装置直径只有3米左右。

作为更小型的装置，在资金和空间使用上的成本将更经济，对于星环聚能这样的商业化公司来说，这种低成本的装置更具优势。当然，装置的变小并不意味着更简单，反而对技术的要求更加精细，需要面对更多的的工程与技术挑战。

50年定律变10年之约

陈锐表示，目前星环聚能的这台球形托卡马克装置总投资额约为1.5亿元，远远低于其他托卡马克装置。但这台装置只能把等离子体加热到1,700万摄氏度。目前，星环聚能正在设计制造一个直径大概在6—8米的新装置，通过装置迭代不断提升数据指标，最终达到聚变条件。

对于等离子体加热，陈锐解释道，可控聚变的实现类似于“烧开水”的过程。

人类已知常见的烧水方法是使用炉子，在外面加一圈柴火让它热起来，所有的传统方案基本都是如此。可控核聚变领域当然不是真使用柴火，而是通过射线装置或者粒子波加热，简单来说就是注入高能量的粒子，让高能量粒子与低能量粒子撞击从而让温度提升。

另一种方案就是撤掉外面的柴火，通过内部微粒之间“自摩擦”产生能量加热，这种方案就是星环聚能独有的磁重联加热技术。依靠等离子体的电流产生磁能，这部分磁能可以通过磁重联的过程转化为等离子体的动能，实现等离子体的加热。这种加热方式可以视为等离子体通过其内部的“自摩擦”来提高温度。就能免去额外的辅助加热设备，大大降低了加热的成本。

虽然过程相较于传统方案更加复杂，但对于拥有20年研发经验的星环聚能来说，对这一技术方案有着强烈的自信。

在可控核聚变领域有一个颇为有意思的“50年定律”，简单来说就是实现可控核聚变永远需要50年的时间。

这条定律的由来与其发展历史息息相关。在上世纪五六十年代，可控核聚变热潮爆发。由于聚变技术的产物氢弹的成功爆炸让人们对于可控核聚变的实现充满信心。但事实却是，长久的科研没有使得可控核聚变有突破性的进展。久而久之，人们对于可控核聚变失去信心，并有了“50年定律”的诞生。

对此，陈锐乐观地表示：“在今时今日的角度来说，我觉得‘永远的50年’可能不太成立了，甚至说得乐观一点，也许只需要10年。”

20年深厚的积累中，星环聚能掌握了上述提到的球形托卡马克、磁重联加热技术和短脉冲重复运行（以类似于多冲程内燃机的运转模式不断重复磁重联）、高温超导（高温超导为打破聚变堆紧凑化的瓶颈提供了关键技术）等可控核聚变领域的突破性技术。

这条创新的技术路线，也为陈锐乐观地说出10年之约提供了底气和动力。

可控核聚变的商业化故事

一直以来，任何硬科技都有一个摆在明面上的难题——商业化落地。曾有观点认为，越难的技术就越难完成商业化落地。

陈锐坦言，可控核聚变是一个需要长时间投入的事业，哪怕再乐观也需要10年的周期。而在这十年期间可能需要接近百亿人民币的投入，这么长的周期，这么大的投入，怎样去获得资本的支持尤为重要。

在陈锐看来，，掌握自身造血能力是吸引资本的一大优势。

陈锐表示，星环聚能预计于 2027 年底或 2028 年初开始进行商业示范堆的建设，3-5 年内完成，目标是在 2030 年左右展示一个可输出电能的聚变反应堆。

这也是星环聚能的一个关键节点，在成功建设商业示范堆后，星环聚能将进入真正的商业化阶段，将聚变技术应用于实际电力生产。

目前星环聚能有两类比较重要的技术成果转化，一类是诊断系统，可控核聚变中对等离子体的控制十分关键，这就要了解等离子体的能量、温度、密度。简单来说，就需要在非常复杂的电磁环境下去捕捉一些非常微小的信号。听起来是一件很具有挑战的事情，过程中所涉及的隔离放大器、硬件积分器等都是星环聚能自主研制的。这些装置不仅可以应用在可控核聚变领域，也可以应用在其他复杂的科技领域中去。

目前，该类产品也进入市场推广阶段，陈锐透露去年诊断类的产品订单大概是百万级。

另一类技术转化就是高温超导磁体，它是推动商业化聚变最关键的技术之一，同时在医疗、科学计算等领域都有非常大的影响。星环聚能今年在磁体技术上的收入大概会在千万级。

陈锐进一步表示，诊断和高温超导都还只是星环聚能商业化故事的开始，在未来，星环聚能会更专注实现聚变商业化，不断拓展商业边界。