“AI與核能利用，是兩件可以改變21世紀人類生活面貌的偉大事物。”OpenAI執行長山姆·阿爾特曼曾斷言。
人工智慧與核能，就像是通向未來文明的兩條軌道——一條正在重塑智慧的本質，另一條則試圖馴服來自宇宙本源的能量。
更重要的是，這兩條軌道正在交匯協同。一方面，AI發展迅猛，算力需求暴增，進而引發能源消耗的問題。而核能，尤其是可控核聚變，被視為解決這一挑戰的關鍵。另一方面，AI或許將助力核能發展，不僅可以把控核反應系統，或許還能參與到反應本身的即時控制。2025年6月，核電公司泰拉能源（TerraPower）宣佈完成6.5億美元融資，英偉達是新投資方之一。
豐叔曾經在播客節目裡提到，如果我們能夠掌握可控核聚變，那就意味著我們不再只是被動接收太陽輻射出的能量，而是能夠主動製造能量。也就是說，人類自己成為了“太陽”。
那麼，可控核聚變的尋夢之旅還有多遠？
在本篇行研，我們將聚焦可控核聚變這一終極能源命題，探討它的發展難點、產業進展、跨領域影響，以及背後的創業與投資機會。我們希望提供一種新的視角，去理解這項技術如何影響未來的能源格局、科技生態乃至文明的走向。
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什麼是核反應？
無論是核聚變還是核裂變，本質上都是透過元素的變化釋放出巨大能量。不同元素因質量差異，在反應過程中會釋放不同程度的能量。
核聚變，顧名思義是由如氘和氚這樣的輕質元素結合，生成更重的元素的過程，整個過程伴隨著巨大的能量釋放。而核裂變，比如鈾-235的分裂，則釋放的能量略少一些，但仍然是目前人類掌握的能量密度最高的方式之一。
在宇宙大爆炸初期，整個宇宙幾乎只有氫，隨後逐步透過恆星內部的核反應，氦、碳、氧等元素出現了，並最終形成更多重元素。這些重元素是行星和生命出現的基礎——它們主要誕生於恆星生命週期的末期。
要實現可控的核反應，材料的純度和密度至關重要。無論是聚變還是裂變，都需要達到一定條件才能引發鏈式反應。例如，伊朗此前進行的鈾濃縮就是提升鈾-235純度的過程，這是實現核能利用的關鍵一步。
核反應過程中，除了生成新元素，還會產生多種放射性副產物，如α、β、γ射線等。這些射線攜帶大量能量，除了最終轉化為熱能和電能，成為我們可利用的能量來源，還可以直接利用放射特性產生價值，比如在醫療領域用於治療癌症。（歡迎閱讀萬物皆有正反兩面，如何用“核輻射”來做抗癌藥？ | 峰瑞報告 28）
簡而言之，核能的本質是透過控制元素的轉化，釋放出蘊含在原子核中的巨大能量。如何高效控制並利用這種能量，是未來能源技術發展的關鍵方向。
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可控核聚變，為什麼是現在？
▲ 歡迎掃碼收聽。
5月23日，特朗普簽署了一系列有關核能的行政命令，此前，他的政策更傾向於支援傳統石化能源。這一舉動引發了不少關注，也帶來了不少疑問：為什麼是現在？為什麼跳過新能源直接奔向核聚變？
一、核聚變：應對AI時代能源緊缺的解決方案
豐叔曾在播客中提到，發展核聚變的一個關鍵背景是，美國乃至全球可能意識到僅靠傳統能源，或許難以支撐未來幾十年的技術需求，尤其是面對AI發展迅猛、算力需求暴增帶來的巨大能源消耗問題。
特朗普的核能行政命令頒佈前，馬斯克在接受媒體採訪時已指出，AI發展到明年將面臨電力瓶頸，而中國的電力基礎建設遠超美國。美國的西方石油公司執行長Vicki Hollub曾提到，目前全球生產的石油中約97%是在20世紀發現的，由於全球無法足夠快速地更新現有的原油儲量，到2025年底，石油市場將面臨供應短缺。
在這種背景下，美國的選擇變得清晰起來：一方面，中國在新能源領域佔據了領先優勢；另一方面，傳統能源的轉化效率和可持續性有限。於是，美國有可能直接跳過新能源，瞄向可控核聚變這個解決方案。
當然，這種政策轉向並非一成不變。由於美國兩黨政治的影響，很多政策方向存在反覆，比如拜登時期簽署的晶片法案中有關補貼的內容，在後來就遭遇了削減甚至取消的命運。因此，公眾可能對這次核聚變支援政策的持續性也仍持觀望態度。
二、人類可以超出太陽系來看待問題
人類一直以來所使用的能源，本質上都是太陽能的轉化形式。無論是煤炭、石油、風能、水能還是光伏，這些能量本質上都由太陽能轉換來，只不過轉換的難度、應用範圍不同。
豐叔認為，如果我們能夠掌握可控核聚變，那就意味著我們不再只是被動接收太陽輻射出的能量，而是主動製造能量。也就是說，人類自己成為了“太陽”。
屆時，人類就有能力超出太陽系來看待問題，邁向星際文明。
回顧歷史，每一個階段的發達文明，都是以強大的工程能力作為基石。比如中國建設萬里長城，埃及造金字塔，美國在二戰期間像下餃子一樣造船。
而在這一輪核產業競爭中，中國可能是最有希望的國家之一。因為我們可以“大力出奇跡”，用強大的組織和執行能力去推動複雜的系統落地。
想要發展可控核聚變並不是簡單地拼人口、拼資源，而是需要藉助強大的組織能力、工程能力、科研能力、設計能力和管理能力等等。整個過程就像一條精密的鏈條——每一環都必須牢靠，否則整個系統就會斷裂。核心技術的缺失往往不是因為某一個點落後，而是整個鏈條斷了。
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“用紙鍋煮餃子”——核聚變究竟有多難？
核聚變承載著人類能源與文明的終極夢想，但實現核聚變的難度之大，也超乎想象。
實現核聚變的難度，堪比“用紙鍋煮餃子”，整個過程必須極其精確地控制，否則前功盡棄——既要讓水恰好沸騰（維持上億高溫等離子體），又要防止鍋破（現有材料在核聚變的過程中非常脆弱），還要不斷往裡下新的餃子（注入燃料）。
一、實現核聚變的核心要素
核聚變的本質，是讓輕原子核（如氘和氚）在極端條件下發生融合反應，釋放出巨大的能量。要實現這一點，需要三個核心條件：足夠高的粒子密度、極高的溫度（通常需達到上億攝氏度），以及足夠長的約束時間。這三個要素的乘積，在物理學中被稱為“三重積”。只有當這個值足夠大時，才能讓聚變真正“點著火”。
此外，還有一個常被忽視的因素是體積——體積是半徑的三次方，而表面積是二次方，所以只要體積足夠大，哪怕單位能量產出不高，整體也能積累出可觀的功率。
衡量核聚變是否實用的另一個關鍵引數是Q值，也就是輸出能量與維持聚變狀態所需輸入能量的比值。
目前，人們已經能夠讓Q值大於 1，也就是輸出能量大於輸入能量。但這只是第一步，真正的挑戰在於如何持續穩定地產生電力，而不是僅僅短暫地單次試驗。
二、核聚變的主要技術路徑
目前，核聚變的主要技術路徑可以粗略分為兩類，一類是慣性約束型，另一類是磁約束型。
第一種慣性約束型的主要技術路線包括：
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雷射點火：利用雷射的衝擊波使得通常包含氘和氚的燃料球達到極高的溫度和壓力，來引發核聚變反應；
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場反位形：即直接利用聚變反應進行發電，而不是加熱流體或驅動渦輪機間接發電；
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Z箍縮：利用強大磁場約束和箍縮等離子體，從而實現核聚變。
這類方法的原理都是短時間輸入大量能量壓縮燃料，優點是可以短時間內達到極高的引數條件。
比如，美國國家點火裝置（NIF）就是以雷射點火為主攻方向，美國能源公司Helion Energy則在場反位形取得了較高的引數。但該路線的挑戰在於，每次只能產生一次脈衝（pluse），連續放電和能量利用的難度較高。
第二種磁約束型是目前最接近實現連續執行的技術路線，包括託卡馬克、仿星器、磁鏡等多種形式。雖然這些形式結構不同，但其基本原理一致：透過磁場配置，將高溫等離子體限制在一個封閉的空間中。
中國全超導託卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）、國際熱核聚變實驗堆（ITER），以及歐洲聯合核聚變實驗裝置（JET）都是這一路線的重要代表。
其中，ITER是目前世界上最大的託卡馬克裝置，重達2.3萬噸，近30米高，相當於一座十層樓高的建築。
▲ ITER施工現場。圖片來源：ITER
托克馬克這樣一個龐大的系統是如何啟動的呢？我們可以簡單梳理一下流程：
首先，環向線圈通電，生成強大的環向磁場；隨後注入氫同位素氣體，並透過放電使其電離，轉化為等離子體。帶電粒子在磁場中繞著磁感線旋轉。但這還不夠穩定，等離子體會向外膨脹。於是，科學家們再加入軸向磁場，把“甜甜圈”往裡面縮；最後再加上垂直磁場，形成映象補償效應，最終目標是儘可能減少等離子體逃逸。在此過程中，要不斷繼續加熱等離子體，使其突破聚變閾值溫度，同時動態調整磁場維持系統穩定約束。
聽起來似乎並不複雜？但問題在於，磁場本身有一個特性：它沒有起點也沒有終點，總是閉合迴路。而電場則不然，它是發散的。這兩種場的相互作用，導致我們無法僅靠電磁力，實現完全穩定的等離子體約束。因此，科學家們一直在努力“博弈”——如何透過精確控制磁場，讓等離子體儘可能少地逃逸。
我們可以用“監獄看守模型”來理解控制磁場的難度。等離子體就像是關在監獄裡的犯人，總想往外跑。我們希望用最少的人力（控制能量）來管理他們。然而這些“犯人”自帶電荷，彼此排斥，還受磁場影響，動態極其複雜。更麻煩的是，我們甚至無法即時追蹤每一個“逃跑者”，只能透過宏觀手段進行調控。這就像是修一座監獄，希望看守數量遠少於囚犯，卻又不能讓他們集體越獄。
此外，模擬模擬是一個極大的難題。想要完整模擬一鍋開水的沸騰過程都非常困難，控制等離子體的複雜程度遠超於此。每一次微小擾動都可能引發失控，比如某處區域性密度突增，就會引發連鎖反應，類似水波擴散，在整個系統中反覆震盪。
因此，核聚變不僅是對物理極限的挑戰，也是對人類工程能力的極限考驗。材料方面，我們需要能承受極端溫度和輻射的結構；控制系統方面，我們必須實現即時、高效的監控與調整；而在工程整合方面，則需要將多個子系統整合為一個可控、可持續的能源裝置。
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核聚變產業進展
儘管發展核聚變面臨重重挑戰，人類對核聚變的探索卻從未止步。目前，核聚變究竟發展到了什麼階段？
一、核聚變的探索研究呈指數級增長
自20世紀60年代以來，全球範圍內關於核聚變的研究不斷推進。
根據英國原子能管理局Anthony J Webster的彙總統計，從上世紀60年代到2000年初，三重積（核聚變三個要素的乘積）大約每1.8年就翻一倍，其增長速度（上圖紫色線）要快於摩爾定律每2年翻一倍的增速（上圖紅色線）。也快於物理研究的另一類明星裝置：粒子加速器，以每三年能量等級加倍的速度增長（上圖綠色線）。
這種指數級增長的背後，是系統控制、材料科學、結構設計等多個技術領域協同突破的結果。
二、人類對複雜系統的控制能力實現了提升
如果說核聚變是一場精密的物理實驗，那它同時也是對控制系統極限的挑戰。
現代晶片製造過程中大量使用等離子體蝕刻技術，這讓工程師們積累了豐富的等離子體操作經驗。而在核聚變領域，這些經驗正被用來構建更加精細、響應更快的控制體系。
一個典型的例子就是磁體線圈的動態控制。受限於線圈的超導特性或物理引數，快速調節一直是一個技術難題。但隨著電力電子器件的快速發展，我們可以快速調節線圈電流，從而讓整個磁場系統變得更加靈活可控。換句話說，原本像“白熾燈”一樣只能緩慢調節的系統，變成了可以快速變幻的“led燈”。
這種控制能力的提升意味著人們不僅能開啟核聚變反應，還能即時干預中間過程，防止等離子體失控，大幅提升了系統的可控性，讓反應穩定執行。
三、磁體是核聚變的核心，中國正在核聚變領域崛起
核聚變裝置（比如託卡馬克）通常由以下幾個關鍵部分組成：
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電源與控制系統：負責提供和調控能量；
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磁體系統：用於約束高溫等離子體；
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等離子體系統本身：包括真空室、注入燃料機制等；
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結構元件與安全系統：確保整個裝置能夠承受極端環境；
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發電與冷卻系統：將釋放的能量轉化為可用電力。
其中，磁體系統是整個裝置的核心，成本佔比約為四分之一。其次是結構元件（如真空室、支撐框架等），佔總成本的三分之一左右。剩下的則是各種控制、測量和輔助系統。
在這些關鍵技術領域，中國的參與度和競爭力正在迅速上升。無論是在高溫超導磁體的研發、大型真空裝置的製造，還是在整體工程整合方面，中國都展現出較強的實力。
仍以國際熱核聚變實驗反應堆計劃（ITER）為例，美國、歐盟、俄羅斯、日本、印度等主要參與成員各有所長，分別在離子注入與減少擾動、真空室、極向場線圈、中心螺線管、冷卻系統等重要部件發揮作用。特別值得一提的是，中國承擔的製造任務涉及磁體支撐系統、氣體注入系統、可耐受極高溫的反應堆堆芯等核心關鍵部件。
總之，在核聚變產業鏈的關鍵環節中，除了部分輔助系統外，中國已經在多個領域處於世界領先地位。
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核聚變技術的跨行業應用
核聚變不僅是人類能源夢想的核心技術，它也正在成為一項“技術放大器”，推動高溫超導材料的應用、促進非鐵磁材料的發展。在不同行業的碰撞中，電力電子的發展也在反過來促進核聚變用超導技術的進步。
一、高溫超導材料成本下降，助推跨行業應用
核聚變技術不僅推動了高溫超導材料的需求增長，還顯著降低了其量產成本。這一進展不僅對核聚變本身至關重要，也助推了高溫超導材料在其他領域的廣泛應用。
比如，在醫療裝置領域，磁共振成像（MRI）中的超導線圈就是一個顯著的例子。傳統的MRI裝置依賴於低溫超導材料，需要複雜的冷卻系統來維持極低溫度。而高溫超導材料對冷卻的需求較低，還能提高影像解析度和掃描速度。
再比如，在電力領域，高溫超導材料可以被用於製造高效、緊湊的大功率電機。由於超導材料幾乎沒有電阻，電流可以在其中無損耗地流動，從而提升了電機的效率。
二、核聚變推動非鐵磁材料的應用
核聚變的極端環境還催生了對非鐵磁材料的強烈需求。
之所以需要非磁鐵材料，原因在於像鋼和鐵這樣材料在磁場中會受到較強作用力，並且在變化的強磁場中會產生電流（渦流），導致發熱和能量損耗。
比如在電解鋁廠裡，如果你把一把扳手扔到電解槽幾米遠的地方，它可能會被強大的磁場吸得直立起來。隨著核聚變技術的發展，磁場強度越來越高，甚至達到了20特斯拉的水平，這時磁場對材料的影響就越發明顯。作為對比，手機揚聲器磁場一般在0.001至0.01特斯拉，20特斯拉是其2千甚至是2萬倍。
因此，核聚變裝置需要更多低磁場作用的新型材料。像耐高溫的合金、能抵抗中子破壞的材料，還有陶瓷和碳纖維類的複合材料，都將變得越來越重要。
三、電力電子行業助力核聚變電源發展
不只是核聚變在影響其他行業，電力電子的發展也在促進核聚變技術的進步。
比如，AI晶片的工作電壓越來越低，但所需電流卻越來越大，同時對電壓調節速度的要求也越來越高。核聚變中使用的超導電源系統（通常執行在1~10V低壓、幾十至幾百千安的大電流）與AI晶片有相似的特性。如果AI晶片進一步發展，或許將助推超導電源系統攻克電壓調節的難題。
類似的，不管是用於機器人或者電動汽車的碳化矽電機驅動晶片，還是我們身邊的觸手可得的快充（氮化鎵）充電器，都極大地提高了我們對電的控制能力。而這種控制能力遷移到核聚變領域，意味著我們可以快速調節線圈電流，從而讓整個磁場系統變得更加靈活可控。
這意味著，電子行業的進步可能提升核聚變電源的效能，實現技術的“雙向奔赴”。
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核聚變相關的創業與投資機會
目前來看，整個核聚變產業仍處於發展的早期階段，很多關鍵技術環節尚未完全打通，尤其是後半段的工程化、系統整合部分，亟需足夠多的企業參與。但這也意味著，對於創業者和投資人來說，機會正在浮現。
一、核聚變產業需要怎樣的創業者？
核聚變是一項典型的“極限工程”，涉及極端溫度、超強磁場、高真空、低溫冷卻等多個極限條件。這些因素交織在一起，使得整個系統的控制變得極為複雜。
在這種情況下，我們需要找到那些真正有實戰經驗的人。他們可能曾在大型實驗裝置中工作過，知道哪些環節容易出錯，甚至經歷過裝置爆炸、實驗失敗的痛苦。更重要的是，他們能將過去的經驗轉化為下一步的可行路徑。
此外，在核聚變這種非常交叉的前沿領域，創業者可能需要具備比較強的號召能力，能夠聚攏核聚變專業以外的人才，比如在材料、電子電力、AI領域深耕的人。
核聚變領域之所以需要懂AI的人才，原因在於，AI不僅可以幫助預測系統行為、最佳化控制引數，輔助系統設計，或許還能參與到反應本身的即時控制。
二、創業公司的切入點：成為細分領域的關鍵玩家、“沿途下蛋”
核聚變產業鏈極其複雜，可能創業公司在初期難以獨立承擔整套核聚變裝置的研發與執行，但這並不妨礙它們成為核心子系統的提供者。
就像衛星行業的發展歷程一樣：雖然發射任務由國家主導，但大量民營公司透過提供導航晶片、通訊模組、地面站裝置等關鍵部件，實現了自身成長和技術迭代。
在核聚變產業鏈的上下游，已經出現了多個有潛力的細分賽道：例如超導磁體設計與製造、高精度控制系統開發、等離子體診斷與測量裝置、特種材料與塗層工藝、冷卻迴圈系統與中子遮蔽方案等。
另外，在核聚變領域，還需要注意一項技術是否具有“沿途下蛋”的可能性。也就是說，在服務核聚變的同時，也能將其技術成果應用到其他市場中去。比如上文提到的醫療成像中的超導線圈、工業檢測中的等離子體感測器、新能源汽車中的電力電子器件等等。
三、政策支援與資本推動：中國有望後來居上
核聚變不僅是科學問題，更是國家層面的戰略佈局。在美國能源轉型受阻、傳統能源體系面臨挑戰的背景下，中國可能會加速推進這一領域的投入。畢竟，我們擁有完整的工業體系、強大的組織能力以及持續增長的科研投入，這些都是支撐核聚變實現產業落地的基礎。
對創業者來說，核聚變不是一個短期內就能看到回報的賽道，但它代表了一個長期、確定性的方向。在這個過程中，需要創業者有耐心、持續積累資源和技術，並且願意在“極限條件下”不斷試錯、迭代。畢竟，通往星辰大海的路上，每一步都離不開腳踏實地的創新與堅持。
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