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瀚海聚能（成都）科技有限公司 创始人 项江丨嘉宾

未来光锥前沿科技基金董事 吴云飞丨对话

吴：项总先简单介绍一下你们公司？

项：我们公司“瀚海聚能”，从事核聚变发电装置的设计和制造，做具有低成本发电优势的场反位形串列磁镜装置。核心是围绕商业化目标实现低成本装置快速迭代，以期在现实中解决我们终极能源的问题。

另外，我们在实现核聚变商业化并网发电之前，也设计了很多的中间商业化落地的场景。比如装置配套的加热和诊断系统、高通量的聚变中子源产品等，为整个聚变行业亟需解决的第一壁材料测试、氚增殖技术验证等难题提供研究平台，同时逐步将中子源形成可应用于核放射医疗、医用同位素生产、核废料处理、中子照相等方向的系列化产品，最终朝着能源的商业化去实现突破。

吴：您反复强调“商业化”这个点，这背后代表了您对核聚变的什么看法？

项：核聚变在近年间得到了国内大量的商业化投资，是因为基础科研这一块的难题差不多得到了解决了，行业聚焦于工程化的问题和如何去降低成本的问题。

目前主要的几个技术方向，其一是托卡马克（/托克马克，磁线圈环形真空室，一种磁约束装置），造价成本高，实验装置的建设动辄都需要到几百亿，商业堆的话则动辄上千亿甚至数千亿，这个可以参考国际热核聚变装置ITER（国际热核聚变实验堆）的建造成本，因此在商业上是不现实的。

其二，我们的这种线性装置成本要大大低于托卡马克，但是一代试验装置也需要几亿的投资体量，有几个核心的问题还需要工程化的验证，所以距离真正的商业化落地并网发电还有大概十年的时间。因此在这个投资周期里，需要中间商业化落地，否则持续融资的风险很大。

这就是我们反复强调中间需要做到商业化落地的一个原因。

吴：不过现在大量投资还是集中投往托卡马克方向，毕竟它从损耗等各方面来说还是有些优势，您怎么看待？您所选择的线性装置属于一个比较新的路线吗？

项：在20世纪80年代之前，各个技术路线百花齐放，齐头并进；80年代之后，因为托卡马克作为一个环形装置，先天上有更好的约束性能，所以在这几十年来逐渐走向了主流。但是发展到现在，它的弊端也在逐渐地显现，就是造价成本太高。一方面是因为它的能量密度有上限，所以使得装置必须建造得特别大；另一方面它所需要的高温超导磁体、第一壁材料等材料成本、建造成本很高。

由于80年代之后这几十年，众多国家的公用设施上都采用托卡马克，在这个方向上集聚了大量的人才和技术积累。当国家要解决战略性问题的时候，可以不计成本地来投入，解决从零到一的问题，就会倾向于来投这样的可靠性更高的技术方向；但是如果想要真正走向商业化，那么如此高的建造成本，就无法实现商业化上的逻辑闭环。

所以实际上现在国际上众多的商业公司所选择的都是线性装置。目前，国际上获得投资体量最大的几家商业化公司，第一是美国的 （CFS），融资完成了20亿美元，做的是高温超导小型托卡马克，但是即使是这种小型化的托卡马克装置，实际所需的融资体量也要达到几百亿人民币才行。

而我们对标的几个线性装置的公司，如Tri Alpha （TAE）、 这两家公司，他们的融资体量现在就是几亿美元到十几亿美元，但是已经迭代了六七代装置，而且现在已经正在往商业堆推进。 也是用场反位形来做的一个小型装置，在上一轮五亿美元的融资金额里边得到了董事长山姆·奥特曼（Sam ）的3.75亿美元投资；近期他们还与微软达成了购电协议，承诺在2028年向微软公司提供核聚变商业电能，成本要做到一千瓦时一美分。这就是现在国际上的发展情况以及路线上的选择。

吴：所以您认为在最开始做路线论证的时候，大家都低估了托卡马克的难度和成本？

项：是的，就拿国际热核聚变堆ITER来举例，它是由35个国家及组织共同建造的，其中7个大的国家组织就是中国、美国、欧盟、俄罗斯、印度、日本、韩国。最早它的预算只有50亿美元，逐渐增加到了如今的200多亿欧元，相当于1000多亿人民币，现在却正面临着烂尾的风险——它的建造周期不断向后延长，从2006年开始建，原计划2016年完成，后来延长到2025年要建造完成、2028年放电成功，但现在又传出消息说还要延后三到五年。而且现在当前国际政治形势下，配合也是有风险的。

吴：能不能从第一性原理去讲讲，从系统级的输入和输出这个层面来讲，为什么托卡马克不太可能实现商业化？

项：托卡马克实现聚变发电，从技术上来讲没有任何问题。但它什么时候实现、以什么样的成本来实现，这个现在没法推断。从第一性原理来讲，就是因为它里边要产生大的自举电流，带来的限制就是有电流大破裂的风险，从而限制了它的能量密度；能量密度有上限，就使得它的装置建造特别庞大，结构也特别复杂，带来了整个造价成本的提升。

所以它唯一的风险就是成本风险，一个装置就要数千亿人民币去建造，即使举国之力，也没有任何一个国家能够建造，哪怕多个国家联合也很困难。

吴：提到了举国之力，您觉得在这么一件“国之重器”般的事情中，像您瀚海聚能这样的民企扮演的角色应该是什么？怎么跟体制去合作？

项：国家的投资风格，主要是通过科研基金来支撑科学院所做一些基础研究，达到工程化以及成熟的商业落地之后，才会有央企来进行投资，国家是不可能通过科技部来拨个数百亿给哪一个院所，让他来做这样一个商业堆的。所以近几年商业聚变的关注度逐渐提升之后，科技部王志刚部长也多次在香山科学会议上提出意见，希望民间资本参与进来，加速这个过程。

吴：假如说用线性装置和托卡马克去比的话，大概成本会是怎样的，能够简单做一个量化吗？

项：比如说按ITER的建造规模，它设计的是500兆瓦的能量输出，并网发电的话大概是200兆瓦，但是它的建造成本现在是在1000亿人民币以上，而且还只是一个试验装置。那么按照这个试验装置的规模推算下来，做成一个500兆瓦到1000兆瓦的商业堆的话，成本也就需要达到2000亿到3000亿人民币。

而我们做线性装置的话，在最短时间、第一代线性装置的发电装置基础上建立一个百兆瓦量级的发电站，成本是在50亿人民币左右，基本上售电成本就可以降低到跟火力发电站一个水平。而在后续长期发展过程当中，它能远远低于其它所有电力成本。比如说加热系统、诊断系统，这是我们的主要的成本项，也是我们现在研究布局的核心组件，就是为以后的建造成本降低进行考虑。

吴：大众对核聚变电力的想象，其实是取之不尽、用之不竭，能让电费无限趋近于零，这个想象有可能实现吗？

项：完全有可能实现。哪怕是做托卡马克，如果今后能大量降低它的建造成本，也是可以做到的，因为原材料中氘来源于海水中，而氚是在反应过程中产生的中子与锂材料进行反应而产生的；氘和锂材料在地球上的储量都非常丰富，成本几乎可以忽略不计。它的建造成本，要看整个装置的运行周期和成本摊销。一般一个发电站的运行周期是在30到50年，结合它的发电功率就可以算出来它的成本摊销每年是多少，总共能发多少电，从而算出它的度电成本。

吴：这个建造成本其实还有大幅下探的空间吗？

项：对，托卡马克也有下降的空间，但是它的下降空间主要来源于高温超导磁体的成本降低。但高温超导磁体也只占它成本的30%左右，也就是说在现在3000亿建造成本的基础上我们打个七折，其实它也要达到上千亿人民币。而线性装置则是在百亿量级之内，这样的建造成本还是非常有优势的。

吴：想请您简单介绍一下，中国的核聚变领域研究在世界上处于一个什么样的地位？

项江：应该说和国际齐头并进的。中国的几个核心的研究所，比如中科院等离子体所及核工业西南物理研究院，这些都是六七十年代就开始在做核聚变装置的研究，而且中国在2006年也加入了国际热核聚变装置ITER这样一个国际联盟的装置的建造，并且为ITER提供了很多的采购包，达到了9%的比例。

目前，中国唯一的短板就是民间资本的参与度还不够高。现在整个国际上热核聚变装置的投资已经达到50亿美元的体量，大部分都是在美国和欧洲；而中国除了新奥之外——新奥是属于上市公司体内孵化，每年投资一个多亿，目前投资达到了12亿人民币左右——其他的民营公司都才刚刚开始拿到这样的融资，大概规模都在数亿人民币。

吴：您觉得未来第一代线性装置的核聚变发电大概还需要多少年可以实现呢？

项：我们目前的规划是在2028年左右实现兆瓦量级的分布式能源。实际上现在做的最快的 公司，它实现的第一代装置也是50兆瓦量级的聚变发电装置，而我们目前布局的是在2028到2030年实现10兆~50兆瓦量级的发电功率。

这样的发电功率可以作为分布式能源来提供，它的可移动式机组可以用于特殊环境的应急电源、船舶动力、空间推进器。小型分布式的聚电电站还可以为我们高能耗的IDC超算中心、工业园区的热电联供，工厂、矿山、建筑群这种分布式的用电，以及海岛的能源、淡水供应，还有偏远地区10万人级别的这样一些城镇区域提供用电需求。这样的一个市场的容量是每年百亿级人民币。

再进一步，就要做到百兆瓦、千兆瓦级别的大型电站，就能够全面替代火电了。而这解决的就是空气污染问题还有资源依赖的问题。而火力电站的基础市场容量可以达到每年万亿级人民币。

吴：中国在核裂变发电方面的推进已经很积极了，那对于核聚变的必要性，要怎么去理解？

项：目前我国对核能的利用本来就是分三步走，先做热中子堆，再做快中子堆，这两个定位的是核裂变电站。我们的核裂变电站也从二代堆技术发展到了三代堆，目前在做四代的快中子堆的几个技术方向的工程堆，下一步就该是核聚变电站了。

目前由于能源危机的发生，各个国家都在大力推进核裂变电站的建设，但它的设计和维护要求比较高，而且对于核废料的处理和储存等等，都需要高度的技术和管理水平；同时在极端天气的条件下，它确实会面临风险。在2011年福岛核电站泄漏之后，世界上很多国家，对核电站的建设有了一定的收缩。所以我们现在第一代装置做的中子源的产品里面，就有对核废料进行处理的这样一个商业应用的目标。

吴：所以加快推进核聚变的主要的动机，并不是因为能源缺口，而是因为处于安全考虑吗？

项：能源缺口也是有的。现在的主要的几种发电形式，都有不少短板。火电会产生大量的温室气体，而且燃料资源有限，耗能高；水电对地形地势要求高，同时大型水电站建造会对生态环境和地质结构也有一定的影响，还要靠天吃饭；而风电需要大面积的、开阔的场地，也是靠天吃饭；光伏能量密度与转换效率较低，也要靠天吃饭，同时还有波峰和波谷对电网的冲击比较大。还有刚刚说的核裂变电站，有着安全性风险和核废料的风险。

所以核聚变就是终极解决方案，安全、稳定，还取之不尽。去我们国家发电总量达到了8万多亿千瓦时，其中火力发电量占比达到69.77%，对国际上的双碳减排这样的形势以及我们国家提出的30·60的计划，它肯定是不符合标准的。在火电以外的发电量中，水电有约15%，核电只有5%。太阳能只有2%。所以如果说我们在聚变发电这方面能够实现技术上的突破，再慢慢把成本降低下来，能够全面替代火电甚至所有的发电形式。

吴：国内在核聚变领域的人才建设，能够足够支撑项目推进么？

项：其实我们国家的科研院所从六七十年代起就一直在做核聚变的研究。就目前的人才梯队而言，中科大多年培养的人才已经有数千人；而等离子体所现在的人员规模大概是1000多人；核工业西南物理研究院有六七百人；华中科技大学聚变研究所又有一两百人。总体而言我们国家在这个领域的人才储量是非常高的，甚至能够为国外的一些科研机构提供了人才输出。

吴：目前政策的一些变化和导向大概是怎样的？

项：目前国际上的形势，就是大量的民间资本正在往这个方向投入，成立的商业化公司也在大幅地增加。2021年仅CFS一家成立仅数年的民营公司就一举融资18亿美元，这种投资体量是非常大的。

而国内目前政策导向也非常明显，科技部已经组织了好几次香山科学会议，不断地引导民间资本积极参与到核聚变这个方向来。有些刚成立的民营公司都能融资到数亿人民币，也有政府投资平台和民间资本合资建立的公司成立，比如合肥产投、皖能集团和蔚来成立的聚变新能，注册资本达到了50亿人民币，就正在做下一代的托卡马克实验装置BEST。近期王志刚部长还去了合肥专门调研核聚变。

所以，国内不管是民间资本也好，国家政府的关注也好，在核聚变这个方向上都有积极的投入。