摘要：1964年大学毕业后，彭先觉就投身于热核武器的研究，参与中国第一代核武器和第二代核武器中多个重要型号氢弹主体的理论设计、试验和定型工作，是我国核武器技术达到世界先进水平的主要贡献者之一。他曾获国家科技进步奖一等奖4项、二等奖2项，1999年当选为中国工程院院士

一位中国核物理科学家，从60岁开始选择了一条孤独追寻理想能源的路。

1964年大学毕业后，彭先觉就投身于热核武器的研究，参与中国第一代核武器和第二代核武器中多个重要型号氢弹主体的理论设计、试验和定型工作，是我国核武器技术达到世界先进水平的主要贡献者之一。他曾获国家科技进步奖一等奖4项、二等奖2项，1999年当选为中国工程院院士。

在1990年代中期，他开始转向研究核技术的和平利用，2008年提出Z箍缩聚变裂变混合堆（Z-FFR）概念。他对南方周末说，“这是一条通向人类理想能源的通道。”

在自然界，太阳就是一个巨大的氢核聚变反应堆，在热和重力的作用下，氢原子核发生碰撞，融合成氦原子，并在此过程中释放出巨大能量。太阳核心不停燃烧，它发出的光，穿过浩瀚的天空，让地球上的生命生衍不息。

自1952年首次氢弹原理试验成功以来，人类试图拥有驾驭恒星的力量。科学家们不断尝试在地球上建造“人造太阳”，为人类提供用之不竭的清洁能源。

目前可控核聚变主要形成了两大技术路线：磁约束可控核聚变，以托卡马克、仿星器、反场箍缩等装置为代表；惯性约束核聚变，以激光器、Z箍缩装置等为代表。人们最乐观的估计，是在2040年实现这一梦想。

在过去二十多年里，彭先觉及其团队在Z- FFR这条小众的路上探索。现在，他们的研究走到了实验验证阶段。他希望这个大科学装置能尽早跟大家见面。

从全球来看，随着可控核聚变技术的发展，以及近年人工智能迅猛发展对电力需求的激增，私人资本越来越积极地投资可控核聚变技术。2025年8月28日，脱胎于美国麻省理工学院的核聚变初创公司Commonwealth Fusion Systems（CFS），在其最新一轮B2融资中筹集了8.63 亿美元，至此公司已累计融资近30亿美元。

彭先觉最近两年也开始主动会见投资人，希望尽早获得社会资本的帮助，以便通过并行布局来加快工程研制和验证进程。

从核武器到可控核聚变能源

“核能的未来在少年，在青年。”2025年8月8日，中国核电海南昌江核电厂，彭先觉在第十三届“魅力之光”全国核科普夏令营暨国际公众沟通活动中做了一段演讲。他戴着一副金属框架眼镜，身材清瘦，说话温言细语。

现场观众里，有世界核电运营者协会（WANO）的代表、外籍留学生、核科普讲解员，还有中国核学会和中国核电（601985.SH）从全国招募的夏令营营员、一群15-22岁的中学生和大学生。

2025年8月8日，彭先觉在第十三届“魅力之光”全国核科普夏令营暨国际公众沟通活动中发表演讲。

今年84岁的彭先觉也是在18岁开启了他的核能研究之路。

他于1959年考入哈尔滨军事工程学院原子能工程系，1964年毕业后分配到第二机械工业部北京第九研究所（中国工程物理研究院前身）的理论部，加入由周光召领导的氢弹理论探索小组，从事核武器研究。

中国于1966年12月28日成功地进行了第一颗氢弹的原理试验，1967年6月17日成功进行了一次全当量氢弹试验，成为世界上第四个掌握氢弹技术的国家。

彭先觉的核能研究，前半段是关于核武器，后半段是核聚变核能源。“我们年轻时候接受的教育，是要为国效力、为中华民族效力。”他对南方周末说，早年的核武器研究工作是为了保卫国家；后来是维护世界和平。在和平年代，核武器研制发展起来的相关技术，也可以用来为人类的生存发展做更多的事情。

当时他们考虑的主要方向有三个：防止小行星撞击地球、大型地质工程挖掘爆破、核爆炸发电。

彭先觉的研究转向核发电，最早是1994年提出“核爆聚变电站”概念，并获得了多项重要成果。2001年转向Z箍缩研究，2008年提出Z-FFR概念，被称为“中国混合堆能源研究的奠基人”。

Z箍缩可以把质量很⼩的物质加热到很⾼的温度，此前它被⼴泛⽤于产⽣X射线，在20世纪末又被发现具备驱动惯性约束聚变的潜能。

1997年，美国圣地亚（Sandia）国家实验室进行了一场轰动世界的实验，研究人员在20兆安（MA）电流的Z装置上，采用双层钨丝阵列，产生了峰值功率280太瓦（TW）、总能量1.8兆焦（MJ）的X射线辐射脉冲，获得了实验室等离子体中最强的X射线辐射源，从电能到X射线的转换效率高达15%。

1999年7月，Sandia实验室在美国科罗拉多州斯诺马斯举行了专场研讨会，探讨Z箍缩核聚变的理论研究和工程，认为它有可能在商业能源应用中发挥作用，并在2000年出版了会议报告集《Z箍缩聚变技术在能源领域的应用》(Z-Pinch Fusion for Energy Applications)。

氢弹就是用X光能量来驱动的。中国工程物理研究院自1970 年代中后期也开始了激光聚变研究，激光也是通过与等离子体相互作用转换为X光而实现聚变的。彭先觉回忆说，考虑到Z箍缩驱动器的造价低廉、能量转换效率高的特点，院里许多科学家认为用Z箍缩来实现核聚变，可能是一条值得研究的技术线路。该设想得到了当时总装备部科技委主任朱光亚院士的支持。

2001年，中国工程物理研究院决定做Z箍缩聚变。时任该院科技委主任的彭先觉，被指定为Z箍缩的技术负责人、组织者。他对南方周末坦言，当时的研究是从零开始。

“这条路一定是可行的”

有了研究队伍，学习和借鉴当时国际上已有的研究，中国工程物理研究院的Z箍缩研究工作进步比较快。

理论设计和计算，是彭先觉的“本行”，过去用在武器研制上，现在用到了能源研究中。

一些关键器件，比如聚变靶，需要从头开始设计。Sandia实验室虽有Z箍缩实验在先，但他们最早展示的聚变靶是由美国劳伦斯·利弗莫尔实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）提供的激光驱动惯性约束聚变（激光ICF）靶，而这种靶在Z箍缩驱动条件下难以实现高产额聚变。

彭先觉提出了一个全新的“局部体点火”聚变靶概念，这种靶可以用较小的驱动器能量点燃，同时又可以释放出很大的聚变能，这就为惯性约束聚变应用于能源创造了极好的条件。也就是说，驱动器电流大于40MA就可实现点火，大于60MA就可作能源应用，释放2000MJ以上的聚变能。

2022年12月5日，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的美国国家点火装置（NIF）首次实现点火成功，直接作用于燃料靶的2.05 MJ激光能量，释放出3.15 MJ的能量（注：聚变反应释放的能量，大于激光器向聚变靶注入的能量，被认为是点火成功）。此后他们在原有技术路线上持续推进，最新公布的第八次点火（2025年5月），2.08MJ的激光能量产生了8.60MJ的能量。

如果计算无误，彭先觉团队设计的Z-箍缩聚变一旦能够落地，释放的能量将是它的200倍以上。

“在2011年，我们就完全肯定了自己原来的判断，Z箍缩实现聚变这条路一定是可行的，这是氢弹物理的应用。”彭先觉对南方周末说。

Sandia实验室的Z箍缩研究，受制于经费支持和靶的设计，仍在Z箍缩聚变路线上艰难推进；而LLNL实验室的NIF装置，激光器成本昂贵，激光器的电—激光能量转换的效率很低又不能快速重复发射，无法达到发电厂所需的经济、快速、重复脉冲要求。而如果要做成秒级重复频率的激光器，则耗资极其巨大。此外，激光聚变做能源，还有许多难以克服的困难。

50MA装置概念设计示意图（图片来自2025年7月彭先觉等人发表于《核技术》（ NUCLEAR TECHNIQUES）的论文《Z箍缩聚变裂变混合堆简介》）

Z箍缩的驱动器相对简单，成本更低。它主要靠电容器、开关的放电，通过串联并联的组合，建立起高电压大电流系统，通过磁绝缘传输线把电流送到负载上来达成目标。目前的技术可以实现10秒左右放电一次，故有可能做成能源。按照彭先觉的估算，60兆安电流的驱动器，大约是10亿美元水平，提供的有用能量可以达到10兆焦以上，此能量多出NIF 5倍。

“最理想的基荷能源”

在很长一段时间里，科学界和产业界的目光，更多关注的是磁约束可控核聚变。

在法国南部圣保罗-勒兹-杜尔（Saint Paul-lez-Durance），一个名为“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”正在推进中，这也是迄今为止规模最大的国际科研合作项目之一。包括中国在内的33个国家合作建造世界上最大的磁约束核聚变装置，旨在验证聚变能源的关键技术，为示范堆的建造奠定基础。

这一项目的动议始于1985年，是当今地球上最雄心勃勃的能源项目之一。 ITER采用的是磁约束核聚变技术路线，由苏联科学家在1950年代提出，是目前国际上最主流的核聚变技术路线。它在托卡马克装置内布满巨大的磁线圈，通过强磁场形成环形的“磁笼”，将超高温等离子体牢牢地悬浮在真空室中央，使其与容器壁完全隔离，从而实现安全稳定的聚变反应。

2006年11月21日，中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同签署《联合实施国际热核聚变实验堆计划建立国际聚变能组织的协定》，决定在法国建设实验堆。各方采取“实物出资”模式，各成员自行制造所承担的设备部件，运送至现场统一集成组装。

2007年10月，中国科技部成立国家磁约束核聚变专家委员会，为科技部的ITER决策提供参考，彭先觉出任专家委员会主任。

这让他更深入了解了磁约束聚变所面临的挑战，耐辐照材料、氚自持（注：通过聚变反应产生的中子在堆内与锂发生增殖反应，生成氚并重新投入聚变反应，实现氚的循环利用）、能量平衡等问题都需要解决。

彭先觉提出做混合堆，把聚变和裂变结合起来，做成聚变-裂变混合堆，利用热核聚变产生的大量高能中子，驱动深次临界裂变堆来释放更大能量（能量放大器），以帮助聚变走向能源应用。由于裂变放能可远大于聚变，故可以大大减小聚变放能的规模，也大大减少了辐照的高能中子数；同时铀元素在高能中子辐照下，可以产生更多的裂变中子，确保解决聚变系统的氚自持问题。

他主张，裂变的部分要做得非常简单，最好能用天然铀作为燃料，用最简单的办法进行核燃料循环，尽量减少工程麻烦。只要深次临界包层把能量放大倍数做到10倍以上，后边所有的制造、运行、裂变燃料及裂变燃料循环、消除裂变放射性影响等就变得比较容易了。深次临界包层技术既可用于磁约束聚变，也可用于惯性聚变。

2008年秋天，在中国工程物理研究院召开的学术年会上，彭先觉正式提出Z箍缩驱动的惯性约束聚变混合能源（简称Z-FFR）概念，认为这条路线有可能通向能源，并得到许多专家的响应。

Z-FFR概念示意图（图片来自彭先觉等人2014年9月发表于《强激光与粒子束》杂志的论文《Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆总体概念研究》）

人类历史上曾发生过两起严重的核电站安全事故。1986年的切尔诺贝利核电站发生临界安全事故，导致蒸汽爆炸，使反应堆解体；2011年，日本福岛核电站的4台机组由于超基准设计的地震叠加海啸，导致预热排除系统失效，发生堆芯融化。

彭先觉认为，相较之下，Z-FFR的优势非常明显。首先就是更安全，裂变部分是深次临界，余热安全系统可长期运行；堆的建造布局为，地上一层是驱动器，所有涉核的部分全放在地下，两者之间严格进行物理隔离（包括辐射屏蔽隔离）。故它将是对环境影响最小的核能系统，可抵近城市来建造，为未来分布式的能源格局奠定了基础。

从经济性角度来看，一个100万千瓦电站的建造费用约为30亿美元，与三代堆相当，而发出的电可达100-200万千瓦。

它还更持久，可将铀、钍资源的利用率提高至90%以上，可单独维持人类能源供给数千年甚至万年以上。

此外，Z-FFR还具备更好的兼容性。它可用热堆的废料（乏燃料及其浓缩过程中产生的贫铀），来做裂变包层的燃料和换料过程中的添加料，可为热堆的发展解决巨大的难题和后顾之忧。若以它做基荷能源，输出功率可快速大幅调节（靶丸的聚变可以是10秒一次，也可以是15秒、20秒一次），与可再生能源一道，可以建成一个未来智慧能源系统。电网可以快速腾出空间，容纳可再生能源上网，而可再生能源就不需要大的储能系统，而只需要根据天气预报预测好何时何地将会有多少电上网。

Z-FFR尽管有裂变放能，但所有长寿命放射性产物都会在堆内被焚烧掉，需处理的放射性物质很少。

“两条腿走路”

在Z-FFR概念探索、研究的过程中，彭先觉和中国工程物理研究院的研究者陆续申请了政府科研经费，比如国家自然科学基金、国家国防科技工业局的课题、国家磁约束聚变能专项等，逐渐完善这一概念，并陆续发表相关专题报告和论文。

“我们是从物理出发来研究和解决这些问题，这些认识基本上应该是对的。”彭先觉对南方周末表示，到目前为止，他们把Z箍缩从驱动器到聚变、从聚变到混合堆的全过程，每一个环节都进行了认真的研究，路线都很清楚了，各种各样的技术困难也都找到了相应的解决办法，不存在物理、技术、工程、材料方面不可逾越的障碍，当务之急是尽快进行工程验证。

当时他们的首选是寻求政府支持。

成都曾有意建设“电磁驱动聚变大科学装置”，用于验证Z箍缩聚变点火的科学可行性，这一装置也已出现在2022年成都科学城的科普传播中。可惜，项目可行性研究报告的批复，比预想的时间长了很多。

一位核电行业人士告诉南方周末，大科学装置的建设资金，通常由中央和地方财政共同支持，地方出大头，或者由责任单位自筹解决。从全国范围来看，目前主要是合肥和上海两地的支持力度较大，他们支持的方向也主要为中国科学院等离子物理研究所、中核集团核工业西南物理研究院和中国科学院上海光学精密机械研究所牵头的磁约束聚变、激光约束惯性聚变。

要支持一个国际上没有先例的全新技术路线，确实需要承担一定的风险，也是科学决策中经常面临的挑战。他对南方周末表示，“但颠覆性技术就是这样的啊。”

“那个时候，我们总是想着地方政府无论如何会帮助的。”回想起来，彭先觉笑了，“现在回过头来看，那时候如果争取社会资本支持，也不可能有现在这个局面。”

2018年左右，大部分人觉得可控核聚变能源还遥遥无期，聚变被调侃为“总是在30年后、50年后”，社会资本对聚变能源也没有什么热情。但随着核聚变技术的进展，一些创业公司开始冒头，社会资本开始进入这一前沿赛道。

2022年美国NIF装置点火成功，人类首次实现可控核聚变里程碑，核聚变反应产生的能量超过了用于引发反应的激光能量（Q>1），证明了核聚变的科学可行性。2025 年1月，中国东方超环（EAST）托卡马克创造了1066秒的高约束模等离子体运行纪录，实现了托卡马克装置最长时间的等离子体放电。

随着AI和数据中心的发展，全球能源和科技巨头们纷纷开始投资核能。比如上述美国核聚变公司CFS，投资人既有英伟达、谷歌等美国科技企业，也有埃尼集团（Eni Spa）这样的意大利能源科技企业。

中国首家聚变能源商业公司注册成立于2021年6月。能量奇点能源科技（上海）有限公司（以下简称“能量奇点”）创始人杨钊博士，毕业于美国斯坦福大学物理学专业，2019年回国后的首个创业项目是AI在线教授钢琴，三年后转向“本行”。 能量奇点聚焦高温超导托卡马克技术路线，2022、2023年两轮融资近8亿元人民币。

“国家队”也在跑步进场。2023年5月注册成立的聚变新能（安徽）有限公司，背靠中国科学院等离子研究所，注册资金50亿元人民币，2024年6月通过增资扩股增至145亿元。公司定位为“国家聚变能技术从实验室走向产业化的核心实施平台”，确定了“紧凑型聚变实验装置（BEST）—聚变工程示范堆（CFEDR）—首个商业聚变堆”三步走战略。2025年5月1日，他们正式启动了紧凑型聚变能实验装置——BEST项目工程总装。

2025年7月22日，中国聚变能源有限公司在上海举行挂牌仪式。这家成立于1983年的公司，原名中国核燃料有限公司，是中国核工业集团有限公司成员，在2025年年初迎来了新的投资人。中核集团、中国核电、浙能电力、昆仑资本、上海聚变、国绿基金、四川资本等共同投资，认购其新增注册资本114.69亿元。依托核工业西南物理研究院的核聚变研究团队，他们选择的是高温超导材料的紧凑型磁约束聚变路线，目标是在2050年实现聚变能源商用。

美国聚变工业协会（FIA）在2025年7月22日发布第五份《全球聚变行业报告（2025）》（The global fusion industry in 2025），全球共有53家商业化聚变公司（其中有3家中国公司）参与了他们的调研。这些公司的累计融资金额达到97.66亿美元，其中，私人资本投资89.71亿美元，公共资本投资7.95亿美元。

彭先觉也在认真考虑社会资本和商业化。2021年2月，四川天府新区成立了新型研发机构天府创新能源研究院，彭先觉出任院长。2025年3月，天府创新能源研究院与国光电气（688776.SH）等股东共同出资成立先觉聚能科技（四川）有限公司。2022年11月，安东聚变（北京）科技有限公司成立，彭先觉也是创始人之一。

他们的目标很简单：寻求政府资金和社会资本的支持，通过并行布局来加快进程，进行关键技术的攻关、设备研制。

安东聚变（北京）科技有限公司已经开始驱动器功率源的部分工作，并已经融资几千万元，马上要开展第二轮融资。

“我们总是希望快一点”

彭先觉相信，现有的物理、工程专业的硕博人才，跟着原团队的业务骨干，经过1-2年的培养和训练，就可以把事情做起来。但现在问题是缺钱，缺钱就不能布局各项研究，更不能马上招很多人。

迈入80高龄的彭先觉，也开始了他的新课题——见投资人。他也很坦然，“你没有钱，办不成事。人家来投资，就相信人。首先还得见见你呀！”

按照他们的理想规划，第一步是电磁驱动聚变大科学装置在2030年左右能建起来，验证单发聚变点火；第二步是2035年建成一个百万千瓦热功率的池式实验堆，集成演示准连续运行的能力，把包层的放能、造氘等功能加以验证，把他们之前提出的理论预估进行全面校验。如果预估都是对的，再用三到五年的时间把电堆建起来。

“这可能是一个有些激进的方案，我们总是希望快一点。”他说。

眼下，可控核聚变的研究和产业化正变得炙手可热。然而，可控核聚变的科学和技术挑战也是空前的。ITER原计划在2025年建成，最新计划是2034年正式启动首次等离子体实验，2039 年开始氘氚运行。原计划的投入成本34亿欧元，目前花费已超200亿欧元，后续估计还要追加50亿欧元。

在通往可控核聚变的道路上，以ITER为代表的托卡马克无疑是目前技术路线最成熟、投入人力、物力、资金最多的赛道。Z箍缩作为相对小众的路线，发展更为坎坷。

1997年，美国Sandia实验室率先在Z装置上取得标志性突破，1998年向美国能源部提出改造升级的建议，但被暂缓。2007年，Z装置升级到26兆安，2013年开展了首个磁化套筒惯性聚变（MagLIF）实验，通过磁场和激光对套筒中的燃料进行预处理，最后用Z箍缩驱动套筒内爆来压缩燃料，最高获得过10¹³的氘氚聚变中子，目前还在缓慢推进中。

2012年，俄罗斯曾启动Z箍缩聚变点火计划，后因经济原因停滞。彭先觉团队成为Z箍缩聚变裂变堆这条路上孤独的探索者。

作为人类终极能源的梦想，可控核聚变仍是一个高难度、长周期的挑战，且具有巨大的不确定性，现在就把鸡蛋放在同一个篮子里，显然不是最优选择。随着技术、材料和工程的发展，不同技术路线的优势有待时间检验。

比如，作为磁约束聚变之一的仿星器，在上个世纪六七十年代一度被边缘化。好在德国马克斯・普朗克等离子体物理研究所（IPP）没有放弃，坚持建成了Wendelstein 7-X（W7-X）装置。2025年5月，W7-X创下等离子体持续时间40s以上的聚变三乘积纪录，远超托卡马克在这个时间尺度上的三乘积表现（注：要实现核聚变反应，需同时满足三个条件：足够高的温度、一定的密度和一定的能量约束时间，三者的乘积被称为聚变三乘积）。

由此，被搁置的仿星器再次站到台前，有望成为未来可控核聚变发电的技术路线之一。

在Z箍缩惯性约束聚变的路线上，一些商业公司似乎更加大胆。

在美国，2017年成立的Zap Energy公司，采用的是“剪切流稳定（SFS）Z箍缩”技术路线，其核聚变工程测试平台Century在2025年9月底取得重大技术突破：可稳定以0.2Hz的频率（即每5秒1次）完成等离子体放电，单次放电电流最高达500kA（强度约为自然闪电的20倍），持续平均功率也实现了近20倍的提升。

2023年成立的Pacific Fusion公司，因A轮融资9亿美元而一鸣惊人。投资者阵容也堪称豪华，包括前谷歌CEO埃里克・施密特、微软创始人比尔・盖茨等科技巨头。他们正在美国新墨西哥州建造一个名为DS的类似于Sandia实验室的Z装置，并计划于2030年前实现净设施能量增益（即产生的聚变能量超过系统储存的总能量）。

在英国，2011年孵化于牛津大学的First Light Fusion公司，2025年9月发布了聚变方案及白皮书，创造性地将惯性聚变需同步压缩燃料并加热以实现点火的过程一分为二：首先以可控的高效方式压缩燃料，随后通过独立的流程点燃压缩燃料，从而产生巨大的能量盈余，即“快速点火”。当然，其可行性也还有待实验验证。

彭先觉的目标是Z-FFR能在2040年之前实现商业化，电磁驱动大科学装置建成后将成为全球规模最大的Z箍缩聚变装置。

这位84岁的科学家，早上8点出现在会议现场，坐在第一排全程参与4个半小时的活动并发表演讲，随后在前往机场的车上吃了一份简餐，紧接着是近三个小时的访谈，看起来依然精神奕奕。

他对南方周末说，“虽然经历了种种磨难，现在感觉前途还是光明的。尽管不一定能完全按照我们原定的计划来进行，但采取了两条腿走路的策略以后，我们肯定会加快进程。”

南方周末研究员 黄金萍

责编 顾策

来源：南方周末