摘要：当全球还在为石油价格波动焦虑，为核电废料头疼，为碳中和 deadline 倒计时时，中国科学家已经把“终极能源”的时间表钉在了2045年。上海交通大学李政道研究所所长、中科院院士张杰近日在浦江创新论坛上披露，中国正通过“三步走”战略，计划在2045年于上海建成

当全球还在为石油价格波动焦虑，为核电废料头疼，为碳中和 deadline 倒计时时，中国科学家已经把“终极能源”的时间表钉在了2045年。上海交通大学李政道研究所所长、中科院院士张杰近日在浦江创新论坛上披露，中国正通过“三步走”战略，计划在2045年于上海建成全球首个激光聚变商业电站——这不是科幻电影的台词，而是写进科研路线图的硬目标。从2024年底启动的激光聚变研究基地，到2028年实现点火，再到2045年百万千瓦级电站稳定供电200万人口城市，每一个时间节点都像精准咬合的齿轮，推动人类向“无限清洁能源”的终点加速冲刺。

如果用一个词形容人类当前的能源处境，“悬在头顶的倒计时”或许最贴切。化石能源用了200年，已经把地球碳浓度推到420ppm，极端天气频发给碳中和按下“加速键”；核电虽清洁，但铀燃料有限且废料处理难题未解；风能、太阳能受限于天气，储能技术至今无法突破“间歇性”瓶颈。全球能源理事会数据显示，2050年人类能源需求将增长50%，而现有能源体系根本撑不起这个“胃口”——这就是为什么科学家们把聚变能源称为“终极解决方案”。

聚变能源的“终极”，体现在三个无可替代的优势上：燃料近乎无限（氘来自海水，1升海水提取的氘聚变能量相当于300升汽油）、绝对安全（聚变反应一旦失控会自动终止，无核泄漏风险）、零碳排放（反应产物是氦，没有温室气体）。但“终极”不代表容易——可控核聚变研究了70年，始终卡在“能量输出大于输入”的“点火”门槛上。直到2022年12月，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（NIF）用192束激光轰击燃料靶丸，首次实现“净能量增益”（输出1.35兆焦，输入2.05兆焦，虽未完全突破，但证明了可行性），人类才终于看到隧道尽头的光。

而中国选择在此时“亮剑”，绝非偶然。张杰院士团队在神光Ⅱ装置上的11轮实验，已经把“聚变三乘积”（衡量聚变反应条件的核心指标）推到1.5×10²¹——这个数字是什么概念？美国NIF实现点火时的三乘积约为2×10²¹，中国是目前全球唯一接近这一水平的团队。更关键的是，中国方案走的“激光约束聚变”路线，被张杰院士直言“比磁约束聚变更快”——这步“换道超车”的棋，正让中国在“终极能源竞赛”中抢占先机。

提到聚变，多数人先想到的是“托卡马克”（磁约束聚变装置，如中国EAST、法国ITER）。这类装置用强磁场把上亿度等离子体约束在环形真空室里，像“用磁力捏着一团火球”。但磁约束有个致命短板：装置体积巨大（ITER直径30米，重23000吨）、建设周期长（ITER从立项到实验用了30年）、能量输出难以高频稳定——这也是为什么它被调侃为“永远的30年后”。

激光约束聚变（惯性约束）走的是另一条路：用高能激光瞬间压缩燃料靶丸（直径不到1毫米的氘氚小球），在万亿分之一秒内把靶丸加热到1亿度、压缩到铅密度的100倍，引发聚变反应。这种“以小博大”的思路，让装置小型化、商业化成为可能。美国NIF装置直径约100米，而中国计划建设的激光聚变实验堆，体积预计仅为NIF的1/3——体积缩小意味着成本降低，这是商业电站的核心竞争力。

中国方案的优势还不止于此。张杰院士团队在神光Ⅱ上验证的“快点火”技术，通过“先压缩后加热”的两步走策略，把激光能量转化效率提高到30%（美国NIF约为20%）；同时采用“全光控”调节系统，让反应过程更稳定——这就是为什么团队敢说“中国方案更适合做商业电站主方案”。打个比方，磁约束像“用勺子慢慢炖一锅汤”，激光约束则是“用高压锅快速焖熟”，在“时间就是金钱”的商业赛道上，后者的优势不言而喻。

张杰院士披露的“三步走”计划，不是拍脑袋的口号，而是用技术节点串起的“可行性时间表”——每个阶段都对应着必须啃下的“硬骨头”。

第一步（2026-2030年）：从“实验室”到“技术验证”
2024年底启动的激光聚变研究基地，将成为这一阶段的“主战场”。核心目标有两个：一是“提高增益”，即让聚变输出能量比输入能量高10倍以上（目前NIF最高增益1.35，离商业化需要的“增益10”还有距离）；二是突破“50赫兹重频技术”——这是从“单次实验”到“连续发电”的关键。想象一下，聚变反应就像“打枪”，单次反应能量有限，必须每秒打50发（50赫兹），才能持续输出稳定电力。中国团队计划在2030年前，在实践堆上验证所有关键技术——这意味着2030年的中国，将拥有“稳定产生聚变能量”的“原型机”。

第二步（2031-2035年）：工程演示，让“图纸”变成“机器”
技术验证成功后，就要进入“工程化”阶段。这一步要解决的是“放大效应”：实验室的小靶丸（直径1毫米）如何变成能连续供能的“燃料供应链”？激光系统如何实现24小时不间断运行？能量转换设备（把聚变能量转化为电能）的效率如何从30%提到40%以上？张杰院士团队的目标是在这一阶段建成“工程演示堆”——相当于商业电站的“缩小版”，能稳定输出10万千瓦电力（够10万人口小镇用电），验证“连续运行、安全控制、经济成本”三大商业指标。

第三步（2036-2045年）：商业运行，上海率先“点亮”终极能源
2045年的上海，将出现一座颠覆认知的电站：没有高耸的烟囱，没有成排储油罐，只有一栋栋布满激光发射器和靶丸供给系统的建筑。这座“50赫兹百万千瓦级激光聚变电站”，每秒完成50次聚变反应，年发电量约80亿度——足够200万人口城市（相当于上海浦东新区的1/3）的全年用电。更关键的是，它的燃料成本几乎可以忽略（1吨海水提取的氘够发电300亿度），运行成本预计比核电低50%——这意味着，从2045年起，“电费”可能不再是家庭支出的“大头”，而“能源焦虑”将彻底退出人类的词典。

全球有20多个国家在追聚变，但中国敢把首个商业电站“锚定”上海，背后是“硬实力”的支撑。

第一重底气：顶尖科研平台
上海交通大学李政道研究所是全球聚变研究的“重镇”之一，依托上海光源、神光系列装置等大科学设施，形成了“理论-实验-工程”全链条研发能力。神光Ⅱ装置已累计完成11轮大型联合实验，神光Ⅲ升级装置的激光能量达180千焦，为“快点火”技术提供了“超级工具”。

第二重底气：人才梯队
张杰院士团队由300多名跨学科科学家组成，涵盖激光物理、等离子体物理、材料科学等领域——其中既有“973计划”首席科学家，也有90后青年研究员。这种“老中青结合”的梯队，确保了技术攻坚的“可持续性”。

第三重底气：产业协同
上海及长三角的制造业优势，为聚变工程化提供了“供应链保障”。比如激光晶体（聚变激光的核心材料）由中科院上海光机所研发，靶丸制造技术来自上海材料研究所，能量转换设备有上海电气集团参与——这种“科研-产业”联动，让“实验室成果”能快速转化为“工程产品”。

当上海的聚变电站在2045年按下“启动键”，人类社会将迎来一场“静默的革命”。

对普通人来说，最直接的变化是“能源自由”：电价可能降到现在的1/3，电动汽车充电像手机充电一样便宜，冬季供暖、夏季空调再也不用“精打细算”；对产业来说，高耗能行业（钢铁、化工、冶炼）将彻底摆脱“碳排放枷锁”，碳中和目标提前实现；对全球格局来说，石油美元体系可能瓦解，能源出口国的地缘优势削弱，掌握聚变技术的国家将成为新的“能源规则制定者”。

更深远的是，聚变能源将为人类打开“星辰大海”的大门——月球上的氦-3（聚变理想燃料）储量够地球用1万年，有了无限能源，星际航行、太空基地将从“科幻”变成“计划”。张杰院士团队的“200万人口供电”目标，看似只是一个城市的用电需求，实则是人类向“可持续发展”迈出的“关键一步”。

70年前，聚变研究刚起步时，中国还在“望其项背”；20年前，神光Ⅰ装置建成，中国才算“挤入赛道”；今天，中国团队的聚变三乘积突破1.5×10²¹，2045年商业电站计划浮出水面——这条追赶之路，写满了“不服输”的倔强。

张杰院士在论坛上说：“聚变不是‘要不要做’的问题，而是‘必须做成’的问题。”当全球还在讨论“能源危机何时爆发”时，中国已经用“三步走”路线图，把“终极能源”的答案写在了2045年的上海。这不是终点，而是起点——从上海点亮第一盏聚变灯开始，人类或许将迎来真正的“清洁能源时代”。而中国，正站在这个时代的“起跑线”上，准备给世界一个“用激光点亮未来”的惊喜。

来源：科技思维一点号