文 | 钛资本研究院

近两年，可控核聚变从一项略显遥远的科学探索，迅速成为全球前沿科技投资领域最炙手可热的赛道。尤其是在其被纳入国家“十五五”规划之后，资本的热情被彻底点燃。从鲜有人问津到初创企业估值动辄数十亿，市场似乎已经嗅到了“人造太阳”即将升起的曙光。然而，聚变能的实现，尤其是作为商用基荷能源的实现，依然面临着从科学到工程、从材料到资源的巨大鸿沟。

在此背景下，以中国工程物理研究院彭先觉院士团队为核心的科研力量，基于数十年核武器物理与惯性约束聚变研究积累，原创提出Z箍缩驱动聚变裂变混合堆（Z-FFR） 技术路线，以 “聚变 + 裂变” 的融合方案，一揽子破解纯聚变的工程桎梏，成为未来数百年乃至上千年人类能源供给的现实选择与可靠基石。

近期，钛资本邀请泽塔聚变科技（北京）有限公司联合创始人、副总经理王总进行分享，他是原中国工程物理研究院科技委物理学科委员/专业组召集人。彭先觉院士团队资深核聚变专家，长期从事Z箍缩聚变技术研究。他曾任科技部核安全与先进核能专家组成员，某国防基础重大专项专家组成员。主持人是钛资本董事总经理吴凯，长期关注可控核聚变、智慧汽车、前沿科技、专精特新领域。以下为分享实录：

聚变的底层逻辑与路线分野：从恒星“暴力美学”到人工约束

要理解聚变裂变混合堆的独创性，首先需要回归聚变能产生的物理本源，厘清不同技术路线的底层逻辑。

1.恒星的启示：重力约束的“暴力美学”

我们每天感受到的阳光，是自然界最成功的“可控核聚变”案例——太阳。然而，太阳维持数十亿年稳定燃烧的机制，对人类而言却是一种“无法模仿的暴力美学”。它依靠自身巨大的质量，利用引力这一质量的本源属性，将物质粗暴地压缩到极高温、极高密度的状态，从而自然而然地引发聚变反应。太阳的质量大小与元素组分，从根本上决定了它的聚变功率（星等）和寿命演化（稳态）。

太阳内部的物理过程极端复杂——以至于诞生了专门的“天体物理学”学科——但其应对策略却极端简洁：只需将足够多的物质聚集在一起，引力自身便会完成其余一切。这本质上是用最简单的手段应对最复杂的物理现象，是一种物理上的极致之美。然而，人类显然无法通过堆积天文数字级别的物质来复制这一过程，但其核心逻辑——利用某种“约束”力量来实现聚变条件——被我们充分借鉴，并演化出了人工核聚变的两大主流分支：惯性约束与磁约束。

图一 恒星——天然的聚变能源：宏观稳定（聚变放能，结果），微观极不稳定（等离子体控制，过程）

2.人工聚变的两种范式：惯性控制结果，磁控制过程

惯性约束聚变，是从恒星引力的“质量约束”思路发展而来，可以理解为对质量这一物理属性的初级利用。其核心逻辑是“打时间差”：给一块含有聚变燃料的靶丸施加一个巨大的、瞬间的驱动力，让靶丸材料在由于自身惯性还来不及飞散的极短时间内（百皮秒级，一百亿分之一秒），在极高的温度和密度下完成聚变反应。核武器、激光聚变、Z箍缩都是这一范式的典型代表。

惯性约束的精髓在于，它不需要在聚变反应过程当中对等离子体进行任何中间控制，只需在精确的理论指导下精心设计聚变的初始条件（驱动能量与靶丸初始位形），并接受最终结果（聚变放能）。只要初始条件设计得足够匹配，整个聚变过程就会“自动”完成并趋向于一个高增益的结果。这种仅“控制”起点与终点的思维，使得它的理论研究体系相对较早趋于完备。

磁约束聚变则另辟蹊径。它试图用磁场在空间中有形地“编织”一个笼子，将高温的等离子体燃料长时间地束缚在其中，使其持续发生聚变反应，托卡马克、仿星器是其主要代表。不同于惯性约束的“粗放”，磁约束需要精确地、细致地去控制聚变反应的全过程，包括等离子体的稳定性、密度和温度。这带来了极其复杂的物理与控制难题——从微观上看，等离子体极其不稳定，如何实现长时间的稳态约束，是磁约束路线几十年来一直在探索的核心问题。

这两条路线的底层逻辑差异，直接导致了它们截然不同的研究路径与当前困境。惯性约束是“理论牵引工程”：物理认知在上世纪中期就已基本清晰，主要任务是如何建造更大能量的“驱动器”（从原子弹、激光装置到Z箍缩装置），是一个持续聚焦于解决工程问题的过程。而磁约束则是“工程探索理论”：通过建造像JET、TFTR、ITER这样的巨型装置，在其上反复实验，来探索和攻克燃烧等离子体的控制问题，始终在“物理问题”的泥潭中前行。截至2026年，全球聚变技术路线仍处于不同发展阶段，远未收敛。

纯聚变的“永远50年”：增益、氚自持与耐辐照材料的三大共性瓶颈

无论是惯性约束还是磁约束，当它们从纯科学问题转向能源应用时，都不得不面对三个极其艰巨的共性瓶颈。这也是“核聚变永远是50年”这一调侃背后的冰冷现实。

1.聚变增益的阈值要求：Q值的巨大鸿沟

从商用能源角度出发，一个最基本的铁律是：电站自身运行所消耗的电能，不能超过其总发电功率的10%，否则便不具备经济性。这要求聚变堆的物理增益（Q值）必须超过一个由发电效率（约30%-40%）和装置加热效率共同决定的严苛门槛。

图二 从点火到能源四个必不可少的重大转变

磁约束：以最乐观的估计，其装置加热效率可达50%，那么其最低Q值要求也高达60。而作为国际标杆的ITER装置，理想的设计科学目标仅仅是Q≥10。

惯性约束（激光）：激光器的电光转换效率极低（不到1%），这意味着若要满足自用电占比小于10%的要求，其所需Q值将达到惊人的3000。NIF实现点火后，Q值达到了4.1，虽然已是最伟大的里程碑，但离商用还有近三个数量级的差距。

惯性约束（Z箍缩）：Z箍缩的加热效率可达15%，因此其商用化所需的Q值阈值为200。当前工程能力可及的60兆安级装置上，可实现约100倍的增益。

问题的严重性在于，氘氚聚变反应具有极强的“正反馈”效应：温度每升高一倍，反应速率便提升一到两个数量级。这种特性使得等离子体极度不稳定，要精确地控制并在提升Q值的道路上稳步前进，每一步都异常艰难。

图三 上世纪末至今，氘氚聚变科学研究Q值历年最高纪录，红、绿色为惯性约束，橙、蓝色为磁约束

2.耐辐照材料：尚未找到可行路径的“中子之殇”

氘氚聚变会产生一个14.1MeV的高能中子，其对材料的辐照损伤用dpa值（原子平均离位次数）来衡量。在中子轰击下，一个材料内部的每一个原子平均被撞击移位一次，定义为1 dpa。以ITER为例，目标聚变功率是500MW（折合发电功率~150MW），按照ITER官方说明，其实际运行时间仅为设计寿命的1%，在这种条件下对结构材料的耐辐照能力设计要求为3dpa，照此推算，一座能长期稳定运行（负荷因子~90%），热功率500MW级聚变电站要求材料耐辐照能力将达到数百dpa（如果是百万千瓦电站，或者是更先进的紧凑型聚变堆，聚变功率密度更大，要求更高）。这是一个什么概念？目前，我们在裂变堆中表现最好的材料，其极限也就在50-60 dpa。过去三十年，科学界为寻找这样的超级材料已经付出了巨大努力，但至今还没有找到可行的路径。这不仅仅是“做不到”，而是“目前还不知道该如何做到”。耐辐照材料问题，已成为纯聚变堆走向现实的最大、最确定的瓶颈。

3.氚自持：一个无法回避的燃料悖论

氘氚聚变所需的燃料“氚”，在自然界中的储量为零。氚具有放射性，半衰期仅为12.3年，这意味着任何库存都会快速衰变殆尽。目前，全球仅有的十余公斤氚库存，主要来源于重水反应堆的副产物，是极其稀有的战略资源。

一个百万千瓦级的纯聚变电站，每年将消耗约150公斤的氚。这意味着，如果不能实现燃料在堆内“自持”（即自己生产自己消耗），那么整个聚变能产业将无以为继。理论上，最有效的产氚方式是用聚变产生的高能中子与锂-6反应。但问题是，一次氘氚聚变只放出一个中子，这个中子与锂反应最多也只能生成一个氚。考虑到中子必然存在的各种损耗（被结构材料吸收、泄漏等），要维持氚的平衡已极其困难，更不用说实现增殖。传统方案试图用铍或铅来“放大”中子，理论上可做到最高约1.05倍的放大系数，而实验验证的结果大致在0.8，存在巨大缺口。

结论已然清晰：从商用能源角度判断，无论哪种技术途径，纯聚变在增益、材料、燃料三方面都面临着巨大甚至无解的技术鸿沟。这促使科学家们另寻他路，一种将“聚变”与“裂变”巧妙结合的一揽子解决方案——聚变裂变混合堆，应运而生。

混合堆：一揽子解决方案的技术逻辑与独特优势

聚变裂变混合堆并非一个新概念，但其真正焕发生命力，在于选择一个“性能足够好”的聚变核心，使其能与一个“足够简单”的裂变包层完美结合，实现1+1>>2的效果。

1.解决问题的基本逻辑：用裂变的优势弥补聚变的短板

混合堆的基本构想是，用一个聚变中子源驱动一个处于深次临界状态的裂变包层。这个简单的结构变化，却带来了颠覆性的连锁反应：

能量增益的飞跃：裂变包层可以将聚变释放的一个中子的能量放大15-20倍。例如，一个本身聚变增益（Q值）为100倍的Z箍缩堆芯，在20倍裂变能量增益的加持下，其总能量增益将飙升至2000倍。扣除各种效率损耗后，其“电-电”增益仍可达60～90倍，远远超过了10%自用电的经济性门槛。

彻底解决氚自持问题：裂变是放大中子的“神器”。一个聚变中子打入裂变材料（如铀-238），可以引发裂变链式反应，放出多达4个以上新中子。即便考虑各种损耗，中子数量也能实际放大两倍以上。有了充足的中子，产氚便不再是难题。在保证其它性能的同时，氚增殖比（TBR）依然可在1.2以上，最高可达~1.5，意味着除了自持，还能大量向外供应。

绕过耐辐照材料瓶颈：引入裂变后，同等总功率下，对聚变功率的需求降低了数十倍。更重要的是，惯性约束聚变是一个“点源”，可以通过将聚变靶室（第一壁）设计得比较大，利用距离平方反比定律，将高能中子通量降低数倍到一个数量级。综合这些因素，混合堆第一壁材料每年的中子损伤可以降至2.3 dpa的水平。这意味着，目前现有的、成熟的裂变堆材料就足以满足混合堆30年的寿命要求，无需再苦苦等待数百dpa以上的超级材料。

2. Z箍缩：驱动混合堆的理想引擎

要驱动一个高效的混合堆，需要一个“聚变性能足够好”的中子源。在众多路线中，Z箍缩技术脱颖而出。

Z箍缩，又被称为“穷人的ICF”，其原理是用强大的脉冲电流通过金属丝阵，产生的洛伦兹力在极短时间内（百纳秒）将等离子体压缩到极高密度和温度，进而产生强烈的X射线辐射，驱动聚变靶丸内爆。它之所以成为驱动混合堆的理想选择，基于以下几点：

能量可达性：Z箍缩是目前除了核试验外，唯一被验证能够在实验室条件下提供10兆焦耳量级驱动能量的惯性约束路线。美国1988年的地下核试验已经证实，10兆焦耳能量可“确定”实现高增益聚变。激光路线目前的工程能力在2~3兆焦耳。

物理完备性：Z箍缩的物理描述已经非常完备，分解验证充分。其最大的工程技术难点——重频运行和长寿命器件——在过去十年已取得决定性突破。

工程与成本优势：Z箍缩装置的核心部件是电容器和开关，没有昂贵的高功率激光元器件，也没有复杂的超导磁体系统。其建造成本与其它聚变技术路线相比有着天然的巨大优势。一个功率相当的Z箍缩混合堆，其造价预估与“华龙一号”这样的三代核电相当。

3.关键技术突破：从“单次”到“重频”的跨越

将Z箍缩从实验室单次爆炸，转变为能连续输出的能源，核心在于两大“重中之重”的技术：

能源靶设计：以彭先觉院士为代表的中国团队，原创提出了“局部体点火”技术。这使得在品质要求相对不高的10兆焦耳Z箍缩辐射驱动下，依然能实现高增益、皮实的聚变点火。相比激光靶，Z箍缩的能源靶尺寸大十倍，工艺精度要求却低一到两个数量级，这为未来大规模、低成本制备铺平了道路。

重频驱动器：这是将单次聚变转化为重复聚变的基础。得益于俄罗斯发明的LTD（直线变压器驱动源）模块化技术，2014年已实现0.1Hz（即10秒一次，恰恰是商用目标频率）的近万次连续运行。更大的突破在于其核心放电组件的寿命，已从2015年的不足十万次，在实验室中提升到了百万次级别，这为实现年运行千万次以上的商用目标提供了坚实信心。

Z箍缩混合堆：一个完整的能源系统蓝图

基于以上技术逻辑，泽塔聚变科技团队绘制了一个名为Z-FFR（Z箍缩聚变裂变混合堆）的完整能源工程系统蓝图。这不再是某个孤立的物理概念，而是一个从商业应用终端需求出发，全栈考虑、全要素论证的系统工程。

1.系统方案与核心指标

Z-FFR的设计方案如下：

图四 百万千瓦Z-FFR电站示意图

聚变堆芯：150兆瓦（热功率）的Z箍缩聚变中子源，运行频率0.1Hz。

裂变包层：包覆率超过97%的深次临界能源包层，使用乏燃料作为原料。

总热功率：聚变功率经包层20倍放大后，达到3000兆瓦（3GW）。

电力输出：配合常规30%发电效率的汽轮机组，可输出1000兆瓦（1GW）的电功率，净能量增益超过60倍，计入电站所有运行消耗后的电能输出比例在95%以上。

固有安全：裂变包层始终处于深次临界状态，任何极端情况下都无法产生临界安全风险，安全本质得到保障，可抵近城市建造，实现热电联供。

燃料循环：利用过剩中子，不仅实现氚自持（TBR≥1.24），还能将裂变产生的长寿命锕系核素“变废为宝”就地焚烧掉，基本不产生需要地质处置的高放废物。仅此一项，就为核废料处理这一世界性难题提供了终极解决方案。

2.跨越纯聚变的“资源陷阱”

纯聚变能还面临一个常被忽视的资源问题：产氚所需的锂。如果人类全部能源转向纯聚变能源，全球探明的锂资源将在不足百年内耗尽，这与化石能源并无本质区别。而Z-FFR结合了裂变，其主要能量（约95%）来自地球上储量更为丰富的铀、钍资源，并且具备极强的电站调频调峰能力，可以与风、光、核组成较理想的能源共生体系。如此，现有探明的地球铀、钍、锂地质资源总量，足以维持人类数千年的能源供给。这使得Z-FFR能够成为未来人类能源供给的“千年可靠基石”。

3.中国特色方案的底气与自主性

受控惯性约束聚变脱胎于战略武器技术，其技术扩散长期局限于核大国之间。历史证明，在这一领域的重大技术突破关口，中国“可能会迟到，但从未缺席”。自2001年起，中国工程物理研究院的“五位一体”Z箍缩团队便开始了系统性的研究。2006年，中国科学家原创提出了高增益能源靶概念，从物理底层解决了Z箍缩聚变的关键设计问题。这与美国同行（如Sandia实验室）在同一时期陷入的困境形成了鲜明对比。美国能源部2025年发布的《聚变供应链报告》中明确指出，其国内Z箍缩公司的唯一瓶颈正是“靶的设计问题”，而中国恰恰在此拥有世界领先的原创优势。

2021年12月，中国国家批复建设Z箍缩聚变点火装置，而美国至今未完成此一步。这表明，在Z箍缩混合堆这条通往未来能源的道路上，中国已经形成了领先、自主、原创的完整技术体系，掌握了参与未来全球聚变能源竞争的底气。

从理论到应用：泽塔聚变的商业计划与未来图景

技术的终点是应用。泽塔聚变团队，作为国内唯一全链条深耕Z箍缩技术的老中青三代核心队伍，已经制定了清晰、务实的商业化路线图。

1.坚实的积累：从实验室到全链条闭环

这支团队对聚变裂变混合堆的探索，并非始于今日的创业热潮。自2011年起，他们便开始进行关键技术攻关，截至2026年，已完成六大工艺系统的单项攻关，实现了从理论模型到关键部件原型的全链条、闭环技术验证。这是任何一个PPT创业团队都无法比拟的深厚壁垒。目前，团队已形成近200项覆盖全部核心技术的技术秘密群，并计划在未来三年内转化为专利、软著等知识产权组合。

2.务实的商业化里程碑

泽塔聚变的商业计划分为两大阶段、五个步骤：

图五 Z-FFR电站商业计划

第一阶段（2026-2032）：工程验证与中试平台

2026年：建成重频驱动器原理样机，攻克最大瓶颈。

未来2-3年：建设多路重频驱动器工程原型装置，集成演示模块、靶产线与氚回路，建成“零功率”实验堆，完整演示除高聚变中子外的所有混合堆工艺过程。

2030-2032年：建成聚变堆中试平台，核心是能实现10秒一次连续运行、聚变功率100兆瓦级聚变堆芯，验证重频技术的长期可靠性。

第二阶段（2032-2040）：示范工程与商用电站

与业主单位（如核电集团）合作，首先建设100万千瓦热功率的供热堆示范，通过实际运行，考核和验证能源装置运行的稳定性、可靠性、可维护性等全方位工程性能，优化和完善工程细节设计。

2035-2040年：建成并网发电的首台百万千瓦级Z箍缩聚变裂变混合堆商用示范电站，成本与三代核电相当，开启真正的聚变能时代。

3.不仅仅是发电：一个强大的能源与产业共生平台

Z-FFR的远景远不止于基荷发电。由于其独特的脉冲运行特性（10秒一次），它拥有天然的跨数量级的强大功率调峰能力。这使得Z-FFR能与风电、光伏等不稳定的可再生能源完美互补，将高达80%的“垃圾电”转化为优质电力，形成一个高效、经济、智慧的能源生态系统。同时，其强大的中子通量、便捷的利用方式可以成为生产医用同位素、进行材料改性的理想平台，“沿途下蛋”的潜力巨大。

问答

Q1：纯聚变作为未来的基核能源，很难突破的关键问题有哪些？

A：从工程应用角度看，纯聚变能源实现商业化面临三大难以短期突破的核心瓶颈。第一是堆芯材料瓶颈，适配聚变极端环境的耐辐照材料暂无解决方案，是制约工程落地的关键障碍。第二是氚资源瓶颈，氚在自然界储量为零，纯聚变堆难以实现氚自持，在实现氘氦‑3、氢硼等难度更高的聚变反应前无法回避。第三是聚变增益瓶颈，纯聚变增益需在现有基础上提升一至两个数量级才能满足商用要求，受物理规律限制，短时间内是难以突破的，这也是核聚变 “永远还有50 年” 的核心原因。综合来看，纯聚变能源走向工程化与规模化应用仍需漫长周期。

Q2：中国为什么能在Z箍缩聚变裂变混合堆这个方向上引领世界？

A：中国能在Z 箍缩聚变裂变混合堆领域引领世界，既有技术突破也有非技术因素，核心差异集中在聚变靶设计与方案可行性。美国相关团队近 30 年始终未能攻克 Z 箍缩聚变靶设计难题，这也是其国内代表性企业的核心瓶颈，即便有优质资源也无法高效利用，难以做出实用化混合堆。美国 2006 年曾提出混合堆概念，但因聚变性能不足，裂变部分设计复杂，采用类似熔盐堆的结构，高温强辐射下材料腐蚀问题无法解决，方案仅停留在纸面，2008 年后便停滞。我国依托彭先觉院士团队，将武器物理技术深度应用，从底层物理层面突破 Z 箍缩聚变靶设计难题，为混合堆奠定核心基础。这一原创性突破，让我国在该领域形成自主领先优势，也是我国能率先推进聚变混合堆工程化的关键原因。

钛资本研究院观察

回到那个根本问题：什么才是人类未来能源的可靠基石？纯聚变虽美好，却被增益、材料、燃料三大现实瓶颈牢牢锁在“永远的50年”迷雾之中。而泽塔聚变团队提出的Z箍缩聚变裂变混合堆方案，以其独特的物理设计、扎实的工程验证和清晰的系统逻辑，向我们展示了一条“柳暗花明又一村”的现实道路。

它用成熟的裂变技术“托举”起尚显稚嫩的聚变技术，不仅扫清了纯聚变商业化道路上的所有主要障碍，还巧妙地解决了核废料处理、资源可持续性等裂变能自身的顽疾。它根植于中国科学家的原创思想，脱胎于核武器研究的深厚积累，并正以一个全栈顶尖团队的坚定步伐，从理论走向应用。

聚变裂变混合堆，不是科幻小说中的终极幻想，而是基于物理定律和工程现实的、可预期的未来。它很可能不是聚变能研究的“过渡方案”，而恰恰是将支撑人类文明走向下一个千年的、最稳定、最可靠、最现实的能源基石。而中国，正站在这条道路的引领位置。