从科学奇迹到能源曙光：全球可控核聚变示范堆建设进度全景透视

当“人造太阳”从实验室的理论模型，迈向能够持续输出净能源的工程巨构，人类能源史便来到了一个关键的拐点。当前，全球能源竞赛最前沿的焦点，正是可控核聚变示范堆建设进度。其核心价值远超越单纯的科学验证，它标志着核聚变研发正式从“物理可行性”探索，进入“工程可实现性”与“经济性”论证的关键阶段。一座成功的示范堆（Demo），将首次实现聚变能长时间、稳定、净增益（Q>10）的发电示范，为后续商业聚变电站（FPP）的设计铺平道路，从根本上重塑全球能源格局与地缘政治。据见闻网对全球主要国家及私营项目的持续跟踪，这场迈向“终极能源”的马拉松，已进入冲刺路段的实质性建设期。

一、 为何是“示范堆”？界定通往商业化的关键里程碑

在理解具体进度前，必须明确示范堆（DEMO）在聚变研发路线图中的战略位置。国际公认的“三步走”路径是：实验堆（如ITER，旨在验证科学可行性与燃烧等离子体物理）→ 示范堆（DEMO，旨在验证连续发电与工程可行性）→ 商业堆（FPP，实现商业化运营）。因此，可控核聚变示范堆建设进度直接关联着“何时能用上聚变能”这一终极问题。与ITER这样的国际大科学工程不同，示范堆的核心目标从“实现高Q值聚变燃烧”转向“集成发电系统、测试氚自持循环、验证关键材料和部件的工程耐久性”。这意味着它必须解决如何将核聚变产生的热能高效、可靠地转化为电能，并实现闭环运行。见闻网认为，这一阶段的挑战已从基础物理，全面转向极端环境下的材料科学、热工水力学和复杂系统工程。

二、 全球竞赛：多技术路线下的示范堆进度盘点

目前，全球主要国家和实体正沿着不同技术路线并行推进示范堆计划，进度各有侧重：

1. 国际热核聚变实验堆（ITER）与后续欧盟DEMO：作为托卡马克路线的标杆，ITER本身虽非示范堆，但其建设进展（目前已完成约85%，首等离子体目标已推迟至2030年代初期）直接决定了欧盟DEMO的时间表。欧盟已启动DEMO的预概念设计，目标是在ITER成功后的30-40年内（即本世纪中叶）建成并运行，其设计发电功率预计在200-500兆瓦。

2. 中国聚变工程实验堆（CFETR）：这是中国自主设计的“ITER-示范堆-商业堆”路线图中的核心环节。根据见闻网获取的最新信息，CFETR已进入工程设计阶段（CDR），计划分两步走：第一阶段目标Q值达到1-5，实现稳态运行；第二阶段目标Q值达到10以上，并集成发电系统。其建设计划瞄准2035年前后建成，这被国际聚变界视为最具雄心和可能率先实现的示范堆项目之一。

3. 英国STEP计划与私营公司路径：英国政府资助的STEP（核聚变能源战略项目）计划在2040年前建成一座连接到电网的核聚变示范电厂。与此同时，以美国Commonwealth Fusion Systems（CFS，基于高温超导磁体）和英国Tokamak Energy为代表的私营公司，采用了“小步快跑、快速迭代”的策略。例如，CFS计划在其SPARC实验堆（Q>2）成功后，迅速在2030年代初建设并运行名为“ARC”的示范电厂。这类项目的特点是目标激进、决策链条短，正成为推动可控核聚变示范堆建设进度不可忽视的加速力量。

三、 核心挑战：进度背后的“硬骨头”与突破

进度的快慢，实质上是攻克一系列极端技术挑战的速度竞赛。当前制约示范堆进度的核心瓶颈包括：

首先是材料关。面向等离子体的第一壁材料需要承受每平方米高达兆瓦级的热流和中子辐照，目前候选材料（如钨合金）在抗辐照肿胀、抗热疲劳等方面的工程化测试仍在进行。见闻网注意到，中国的中科院合肥物质科学研究院、美国的ORNL等机构正在相关测试装置上加速积累数据。

其次是氚自持循环关。氚是聚变燃料，但自然界存量极少。示范堆必须实现在堆内利用中子与锂反应“增殖”氚，且增殖比（TBR）必须大于1.1才能维持长期运行。这是极其复杂的化学工程与核工程耦合问题，目前全球仅有少数几个实验回路在验证相关技术。

第三是稳态运行与集成控制关。示范堆需要连续运行数周乃至数月，这对等离子体的稳态控制、超导磁体的长时间稳定、热排出系统的可靠性提出了前所未有的要求。

四、 中国进展：CFETR与“东方超环”的协同演进

聚焦中国路线，其可控核聚变示范堆建设进度呈现出清晰的“双轮驱动”特征。一方面，CFETR作为未来示范堆的主体，其工程设计正在紧锣密鼓地进行，关键部件（如中心螺线管模型线圈、包层模块原型件）的预研和制造已取得阶段性成果。另一方面，现有装置如全超导托卡马克“东方超环”（EAST）和“中国环流器三号”（HL-3）则承担着为CFETR“探路”和“练兵”的任务。例如，EAST持续刷新高温等离子体稳态高约束模式运行的世界纪录，为CFETR的稳态运行方案提供了直接物理依据；HL-2M等装置则在开展高功率加热、偏滤器物理等关键实验。这种“现有装置解决物理问题，CFETR聚焦工程实现”的协同模式，被见闻网视为中国在该领域可能实现“弯道超车”的系统性优势。

五、 时间表展望：理性预期“聚变能源时间线”

综合各方信息，我们可以对全球主要示范堆的“可能时间线”进行审慎展望：

• 2030年代前半叶：ITER实现首次等离子体放电并开展实验。以CFS的ARC为代表的私营公司紧凑型示范堆有可能在此阶段建成并尝试发电。

• 2035-2040年：中国的CFETR有望建成并投入运行，实现从科学实验到工程发电示范的跨越。英国的STEP项目也瞄准此窗口期。

• 2040-2050年：基于ITER成果的欧盟DEMO等大型政府项目可能进入建设或运行阶段。如果前期示范堆成功，首座商业原型堆的设计和选址工作将全面启动。

必须强调，这仍是一个充满技术不确定性的时间表，任何关键部件的突破或瓶颈都可能导致进度调整。但毋庸置疑的是，本世纪中叶已被普遍视为聚变能源能否实现商业化的“决策窗口”。

六、 总结：一场塑造人类未来的“极限工程”

综上所述，对可控核聚变示范堆建设进度的追踪，实质上是在观察人类如何以工程智慧，将宇宙中最基础的能量过程约束于方寸之间，并化为己用。它已不再是一个“是否可能”的科学问题，而是一个“如何实现、何时实现”的宏大工程问题。全球多路线并进的格局，既体现了技术路径的多样性探索，也反映了各国对未来能源主导权的战略争夺。

作为长期关注重大科技工程的见闻网，我们认为，无论哪条路线率先撞线，示范堆的成功都将成为人类文明的一个全新起点。它带来的不仅是近乎无限、清洁、安全的能源，更将彻底解放我们对资源、环境和发展的一切固有想象。然而，在仰望这片能源曙光的同时，我们亦需保持科学与理性的敬畏：这场与等离子体不稳定性和材料极限的搏斗，每一步都踏在人类工程能力的边界上。当“人造太阳”真正点亮电网的那一天，我们所迎来的，将是一个怎样的新世界？这或许是我们追踪每一份进度报告时，最应深思的终极问题。