国际可控核聚变加速推进，中国可控核聚变发展进入新时期。
1.1 ITER 是一个国际合作的托卡马克实验项目
可控核聚变研究耗资巨大、研究周期长，要求广泛的国际合作，ITER 应运而生。根据赵君 煜《国际热核聚变实验堆 ITER 计划》一文，1985 年提出设计和建造国际热核聚变实验堆 ITER 的倡议。根据中国科学院文章，2007 年 10 月核技术研究中心国际热核聚变实验堆 （ITER）组织在法国正式成立，标志着目前全球规模最大、影响最深远的国际重大科研合作 协议正式启动。当前承担 ITER 计划的是美国、日本、欧盟、中国、俄罗斯、韩国和印度七 方，将建设一个为验证全尺寸可控核聚变技术可行性的国际托卡马克实验堆。
1.2 ITER 设立两阶段目标，探索可控聚变发电可能性
ITER 将分两阶段进行研究，为商用可控聚变堆提供重要依据。根据赵君煜《国际热核聚变 实验堆 ITER 计划》一文，ITER 第一阶段的主要目标是建设一个能产生 5x105kW 聚变功 率、能量增益大于 10（在其他参数不变的情况下，若运行电流为 17MA，则总聚变功率 700MW）、重复脉冲大于 500s 氘氚燃烧的托卡马克型实验聚变堆。ITER 的建造是受控热 核聚变研究（包括等离子体物理和等离子体技术）的新阶段，并直接为设计托卡马克型商用 聚变堆提供依据。同时 ITER 还考虑了可供探索进一步改进燃烧等离子体性能的可能途径， 并准备了多种控制燃烧等离子体的手段。ITER 第二阶段的目标是拉长可控核聚变持续时间， 实现更长脉冲或接近成为准稳态或稳态运行。
ITER 将聚焦于探索可控核聚变发电可能性。根据澎湃新闻，ITER 任务包括探索新的加热方 式与能量损失机制；使用超导磁体产生的强磁场改善等离子体的约束性能、探索等离子体密 度极限；研究高性能、长寿命的材料；探索可控核聚变堆的最佳化设计等。ITER 的使命是 展示可控核聚变发电的可行性，并证明它可以不造成负面影响。它不是磁约束的商用聚变电 站的原型，但是，它是迈向磁约束商用可控聚变电站必经的重要阶段之一。
1.3 ITER 建设为全球分工，中国承制多类零部件
各国政府及科技界的高度重视和支持 ITER 建设。目前项目的参与国达 35 个，其中中国、 印度、日本、韩国、俄罗斯及美国分别承担 ITER 建设阶段费用的 9.1%，其中 90%将以设 备的形式贡献，另外 10%则为现金贡献；东道方欧盟贡献金额达到 45%，包括部分 ITER 零 部件与系统的制造，以及几乎所有有关该科学研究的投资。
ITER 装置的部件被拆分为 22 个采购包, 97 个子包。根据潘传红《国际热核实验反应堆 ITER计划与未来核聚变能源》一文，据联合实施协定，ITER 真空室扇区的制造任务分别由欧盟 （7 个扇区）与韩国（2 个扇区）分担；中心螺旋管则由美国与日本合作完成；偏滤器的制 造与测试则分给欧盟、俄罗斯与日本；印度与美国共同负责 ITER 的冷却水系统；包层系统 将由中国、欧盟、韩国、俄罗斯及美国制造；最后，除印度之外的 ITER 计划六个成员方都 将参与 ITER 磁体的生产。 中国承担了 12 个子包(分属 6 个采购包)的制造任务。预计研制费和加工费达 40 亿元人民 币，涉及到的部件(材料)为: 磁体支撑、包层第一壁、包层屏蔽体、气体阀门箱和辉光放电 清洗系统、修正场线圈、磁体引线、高压变电站设备、交-直流转换器、环向场磁体线圈导 体、极向场磁体线圈导体、传送车系统、诊断系统(中子通量测量、光学测量、朗缪尔探针) 等。
1.4 ITER 成本中磁体最高，目前已进入实质建设阶段
根据《MIT 科技评论》，截至 2021 年 6 月，ITER 项目预估成本为 220 亿美元，其中磁体 系统、容器内部件、建筑占比最高，分别达到 28%、17%、14%。在实际建造中，工厂总体 成本（包括建筑成本和主机装置外的支持部件和附属系统）被大大低估，ITER 的预算也在 逐年上升。根据核聚变发电厂 DEMO 的成本估算，制冷系统、容器内部件、磁体系统将分 别占比 16%、15%、12%。
ITER 项目仍在稳步推进，目前已进入安装工程阶段： 1998 年，ITER 工程设计获批。 2006 年，ITER 项目被正式同意并被资助，预计 2008 年将开始建设，预计成本为 100 亿欧元 (128 亿美元)，并在十年后完成。 2013 年，ITER 被核算已有许多拖延和预算超支。 2015 年，ITER 项目审查得出结论，时间轴需要往后延长至少 6 年。 2016 年，伊朗原子能组织完成了伊朗参加 ITER 的初步工作。 2017 年，完成了低温容器底座和底部柱体的安装，为托卡马克的安装铺平了道路。至此， ITER 已经完成了 65%的工作。 2020 年 7 月 28 日，ITER 托卡马克装置安装工程启动。 2025 年 ITER 预计首次等离子体运行，2035 年开始氘-氚运行。
2022 年 12 月，美国国家点火设施(NIF)首次实现了净能量增益——从核聚变反应中产生的 能量比其消耗的能量更多。实验向燃料靶输送了 2.05 兆焦耳能量，实现 3.15 兆焦耳的能量 输出，首次证明了惯性约束聚变能的基本科学依据。2023 年 7 月 30 日，NIF 的聚变研究人 员成功重复了 2022 年 12 月进行的核聚变实验，第二次实现的净能量增益比上一次实验获 得的净能量更高。
欧洲联合环面（JET）是世界首个氘氚运行聚变设施。该设施位于英国牛津郡卡勒姆聚变 能源中心，项目于 1983 年开始运营，1991 年成为世界上第一个使用 1:1 的氚和氘混合物 运行的反应堆。1997 年创下使用氘氚燃料输出 16 兆瓦的峰值聚变功率纪录，并保持至 今。2006 年 JET 开始升级，致力于为 ITER 实验奠定基础，并于 2011 年安装了新的碳/钨 等离子体面板测试 ITER 的同种配置。2023 年 10 月，JET 进行了最后一次氘氚燃料实验。 该设施在推进聚变能源研究方面发挥了重要作用，通过其创新的氘氚实验为 ITER 和未来聚 变发电厂奠定了基础。
JT-60SA：位于日本茨城县，由日本量子科学技术研究所(QST)和欧洲聚变能组织(Fusion for Energy)合作建设和运行。JT-60SA 高 15.5 米，能够容纳 135 立方米等离子体，在 ITER 建 成前是全球最大的托卡马克研究装置。
该装置已于 2023 年 10 月 23 日首次成功产生等离子体。该装置预计满功率运行将实现等离 子体加热到 2 亿摄氏度，并在 28 个超导线圈组成的磁铁系统中运行 100 秒。JT-60SA 项目 的使命是通过解决 ITER 和 DEMO 的关键物理问题，为聚变能的早期实现做出贡献。
5.1 我国具有可控核聚变的明确目标和时间规划
聚变能是未来理想的战略能源之一。我国提出“热堆-快堆-聚变堆”核能“三步走”发展 战略，该战略要求从本世纪中期开始，在利用热堆和快堆发电的同时发展核聚变反应堆。 在磁约束聚变领域，我国托卡马克的研究目前处于领先地位。据中国工程院杜祥琬院士等 《核能技术方向研究及发展路线图》一文，我国正式参加了 ITER 项目的建设和研究;同时 正在自主设计、研发中国聚变工程试验堆(CFETR)。 我国可控核聚变能研究开始于 20 世纪 60 年代初。由于世界上主流可控核聚变一直沿用前 苏联发明的托卡马克装置，我国从 70 年代开始集中选择了托卡马克为主要研究途径，先后 建成并运行了 CT-6、KT-5、HT-6B、HL-1、HT-6M 托卡马克实验装置。 目前我国具备明确的磁约束聚变的近期、中期和远期技术目标： （1）近期目标（2015—2021 年）：建立近堆芯级稳态等离子体实验平台，吸收消化、发展 与储备聚变工程实验堆关键技术，设计、预研聚变工程实验堆关键部件等； （2）中期目标（2021—2035 年）：建设、运行聚变工程实验堆，开展稳态、高效、安全聚 变堆科学研究； （3）远期目标（2035—2050 年）：发展聚变电站，探索聚变商用电站的工程、安全、经济 性。
国内的可控聚变发展态度明确，即将迈入新发展阶段。2023 年 12 月，以“核力启航 聚变未 来”为主题的可控核聚变未来产业推进会在蓉召开。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正式宣布成立。会上，中国聚变能源有限公司（筹）举行揭牌仪式， 第一批未来能源关键技术攻关任务正式发布，对于创新协同推进可控聚变能源产业迈出实质 性步伐具有重要的里程碑意义。
5.2 政府投资项目与民间投资项目共同繁荣
（1）政府投资项目： 中科院所属合肥等离子体物理研究所(ASIPP)是我国核聚变研究的重要基地。1994 年通过国 际合作成功研制出可产生长脉冲高温等离子体的中型聚变研究装置——HT-7 超导托卡马克， 使我国成为继俄、日、法之后第四个拥有该类装置的国家。在 HT-7 成功运行的基础上，等离子体所的科学家提出了新的升级改造计划——“HT-7U 全超导非圆截面托卡马克装置建 设”计划。项目于 2003 年 10 月更名为 EAST，中文名为“东方超环”。 EAST 装置的主机部分高 11 米，直径 8 米，重 400 吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线 圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其大小半径虽然只有国际热核聚变 试验堆（即 ITER）的 1/3 和 1/4，但位形与 ITER 相似且更加灵活，而且将比 ITER 早 10-15 年投入运行。EAST 或将是未来十年唯一能为 ITER 提供长脉冲稳态先进运行高参数非圆等离 子体平台的实验装置，将会在发展稳态高性能等离子体物理的科学研究计划中处于世界前沿 地位，进而为支持 ITER 和聚变能发展作出贡献。
核工业西南物理研究院建设环流器一号和二号。该院建院于二十世纪六十年代中期，隶属中 国核工业集团公司。作为中国最大的受控核聚变研究基地，聚变科学所先后研制了中国环流 器一号（HL-1,1984） 和中国环流器新一号（HL-1M，1994），并取得重大进展。2002 年 12 月，建成中国第一个具有偏滤器的托卡马克装置——中国环流器二号 A（HL-2A）并进入运行，同时开展与 ITER 相关的物理与关键技术研究。
2020 年 12 月，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号 M 装置（HL-2M）在成都建成 并实现首次放电。据《中国纪检监察报》，该装置是我国目前规模最大、参数最高的先进托 卡马克装置，是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。HL-2M 等离子体体积达到国内 现有装置 2 倍以上，等离子体电流能力提高到 2.5 兆安培以上，等离子体离子温度可达到 1.5 亿度，能实现高密度、高比压、高自举电流运行，是实现我国核聚变能开发事业跨越式 发展的重要依托装置，也是我国消化吸收 ITER 技术不可或缺的重要平台。
全超导托卡马克 EAST 装置的建成是建设 CFETR 的基础，“基于 ITER，超越 ITER”是我国 对建设 CFETR 的定位。CFETR 于 2017 年 12 月 5 日在合肥正式启动工程设计，计划 2035 年 建成工程实验堆。
CFETR 相较于目前在建的 ITER 装置，在科学问题上主要解决未来商用聚变示范堆必需的稳 态燃烧等离子体的控制技术，氚的循环与自持，聚变能输出等 ITER 装置未涵盖内容；在工 程技术与工艺上，重点研究聚变堆材料、聚变堆包层及聚变能发电等 ITER 装置上不能开展 的工作；掌握并完善建设商用聚变示范堆所需的工程技术。CFETR 装置的建设不但能为我国 进一步独立自主地开发和利用聚变能奠定坚实的科学技术与工程基础，而且使得我国率先利 用聚变能发电、实现能源的跨越式发展成为可能。 紧凑型聚变能实验装置（BEST）根据黄静《技术与产业进展共振高温超导正当时》一文， BEST 已于 8 月 24 日获合肥市庐阳区发改委批复，拟于 2023 年开工，2026 年建成运行， 总计划投资 85 亿元。
（2）民间投资： 能量奇点成立于 2021 年，是中国首家聚变能源商业公司，业务聚焦于开发高磁场、高参数、 紧凑型高温超导托卡马克装置等。HH-70 是其设计研发的全高温超导托卡马克装置，目标是 为了验证高温超导托卡马克的建造可行性以及运行过程中的安全性与磁体的鲁棒性，并探索 适用于下一台先进托卡马克装置的电流驱动手段。公司计划到 2027 年，设计建造一个稳态、 强磁场高温超导先进托卡马克，全面验证并奠定可高效获取聚变能的科学技术基础；到 2030 年，建设示范电站。
星环聚能成立于 2021 年 10 月，专注于小型化、商业化、快速迭代的可控聚变能装置的研 发、设计、建造和运行。公司的主要研发人员均毕业于清华大学工程物理系，该系核能所聚 变团队研究磁约束可控核聚变并运行国内首个球形托卡马克 SUNIST，至今已运行超过 20 年， 放电超过 10 万次，取得了丰硕的成果。2023 年 6 月，为验证重复重联原理和 1T 磁场球形 托卡马克的约束性能，由星环聚能和清华大学合作建设完成 SUNIST-2，并获得第一等离子 体。目前，星环聚能正在完成 CTRFR-1 的设计，该装置是一台等离子体参数接近聚变堆要求 的中型高温超导球形托卡马克。通过该装置，星环聚能将验证重复重联聚变堆的技术可行性。 CTRFR-1 达到预定目标后，星环聚能将启动商用示范堆（CTRFR-2）的设计和建造，努力成为 全球首个商用可控聚变示范堆。
新奥集团 2018 年正式开始致力于可控聚变研发，选择了技术难度高但具备商业化独特优势 的球形环-氢硼聚变-结合人工智能的技术路线，目标是推进可控核聚变商业化早日实现。依 托新奥建设和运行河北省紧凑型聚变重点实验室，于 2018 年获批筹建，2020 年通过验收。EXL-50（ENN Xuanlong-50，玄龙-50）是新奥自主设计建造的中型球形托卡马克实验装置。 2018 年 10 月开始启动，通过系统组织、分工协作，用 10 个月左右的时间完成了装置的设 计、制造、安装和调试工作。装置经过规范与不断改进，已实现稳定可重复的球形等离子体。 2024 年 1 月 24 日上午，由新奥自主设计建造的中国首座中等规模的球形环聚变实验装置的 升级版—玄龙-50U 正式启动，并实现等离子体放电。
