上海
2026 年 1 月 15 日，中國工程院院士彭先覺在科技創(chuàng)新院士報告廳做了《核聚變與未來核能》的主題演講，引發(fā)了全網(wǎng)熱議。
為了方便理解，本文對彭院士報告中的知識進(jìn)行了順序上的重組，以便沒有核聚變相關(guān)知識基礎(chǔ)的人也能全面理解相關(guān)知識。
中國工程院院士彭先覺
在解讀當(dāng)前核能發(fā)展格局時，彭院士道出了一個顛覆認(rèn)知的重要觀點(diǎn)：從長期發(fā)展角度來看，無論是大家寄予厚望的人造太陽（托卡馬克聚變技術(shù)），還是已在全球運(yùn)行數(shù)十年的傳統(tǒng)裂變核電站，恐怕都無法承擔(dān)起人類未來終極能源方案的重任。
普通人看到這一觀點(diǎn)，難免會心生疑惑：傳統(tǒng)核電站技術(shù)成熟、發(fā)電穩(wěn)定，法國半數(shù)以上電力依賴核裂變，中國的“華龍一號”更是實(shí)現(xiàn)了技術(shù)出口，成為了國家名片，為什么說這些方案都無法承擔(dān)人類終極能源的重任呢？
“華龍一號”全球首堆外景
更令人困惑的是大家一直以來都寄予厚望的托卡馬克裝置，中國投入數(shù)百億打造EAST、BAST、夸父等核聚變項(xiàng)目，EAST 項(xiàng)目不僅進(jìn)展順利，捷報頻傳，后續(xù)的 BAST 和夸父項(xiàng)目也將進(jìn)入運(yùn)行階段。這些被視為全人類能源希望超級工程，難道還有什么問題嗎？
全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）
彭院士的觀點(diǎn)并非要否定過往的努力，而是基于這些項(xiàng)目的工程學(xué)底層缺陷做出的理性判斷。
只要將各類被寄予厚望的核能技術(shù)逐一拆解便會發(fā)現(xiàn)，它們看似美好，實(shí)則都存在無法突破的致命缺陷，有些甚至已走到發(fā)展的絕境。
傳統(tǒng)核裂變只是過渡方案
傳統(tǒng)裂變電站“華龍一號”，是現(xiàn)階段最被認(rèn)可的核能解決方案。它技術(shù)成熟、發(fā)電穩(wěn)定，“華龍一號”的出口更彰顯了中國在該領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力。但彭院士指出，其背后隱藏著三大致命問題，終將堵死這條看似順利的發(fā)展之路。
第一個問題是資源焦慮。
傳統(tǒng)裂變電站依賴鈾-235 作為核燃料，而鈾-235 儲量有限、分布不均，主要集中在少數(shù)國家。中國鈾礦資源貧乏，大部分依賴進(jìn)口，如果大規(guī)模上馬裂變電站項(xiàng)目，就會導(dǎo)致能源命脈受制于人。一旦國際局勢發(fā)生變動，鈾供應(yīng)中斷，就會導(dǎo)致我們陷入電力危機(jī)。
第二個問題是核廢料處理難題。
大家都知道，核電站發(fā)電會產(chǎn)生大量高放射性核廢料，其衰減周期長達(dá)一萬年以上，即便深埋地下也未必能保障安全。這相當(dāng)于給子孫后代留下了定時炸彈。而且，全球核廢料會不斷累積，儲存難度會越來越高，至今也沒有完美的解決方案。
第三個問題是安全隱患。
雖然現(xiàn)代核電站安全設(shè)計日趨完善，但裂變反應(yīng)始終存在失控風(fēng)險，一旦發(fā)生核事故，后果不堪設(shè)想。切爾諾貝利、福島核事故的創(chuàng)傷至今歷歷在目，前者導(dǎo)致城市廢棄、土地污染，后者造成海洋生態(tài)破壞。
核裂變的物理特征告訴我們，傳統(tǒng)裂變堆的安全隱患永遠(yuǎn)無法徹底消除，只能盡量減小。因此，傳統(tǒng)裂變堆只是一種“有今天沒明天”的臨時過渡方案，遲早會被資源、廢料和安全問題拖垮。
釷基熔鹽堆是中國核能領(lǐng)域的新興優(yōu)勢項(xiàng)目，媒體普遍報道其釷資源儲量豐富（是鈾的3-4倍）、中國儲量充足且固有安全性高，看似是完美解決方案[1]。
釷基熔鹽實(shí)驗(yàn)堆堆廠房大廳。圖源：中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
但彭院士深度剖析后指出，釷基熔鹽堆本質(zhì)仍是裂變技術(shù)，并未擺脫裂變的核心局限。它雖解決了傳統(tǒng)裂變堆的資源和部分安全問題，卻無法解決長壽命核廢料的根本難題。
發(fā)電過程中，仍然會產(chǎn)生需要長期深埋的高放射性核廢料。而且，釷資源雖然更豐富，但其總能量輸出，仍然無法滿足人類未來千年的能源需求。因此，釷基熔鹽堆僅僅是一種更為優(yōu)秀的過渡方案，而非核能的終極答案。
人造太陽的尷尬
被稱之為人造太陽的托卡馬克裝置被視為全人類的能源希望，其燃料氘可從海水中提取，儲量足以支撐人類使用上百億年，且聚變反應(yīng)無長壽命核廢料、無核爆炸風(fēng)險，一旦商用便能徹底解決能源危機(jī)。
但彭院士的四個核心疑問，戳破了這一美好幻想，證明托卡馬克核聚變的實(shí)際工程難度比我們想象的要困難得多，50 年后實(shí)現(xiàn)核聚變的魔咒很可能并未打破。
第一，是增益難題難以突破。
核聚變裝置的商用門檻 Q 值（聚變輸出能量與輸入能量的比值）需大于 10，而目前全球最先進(jìn)的托卡馬克裝置 Q 值僅勉強(qiáng)能達(dá)到 1，突破商用門檻的難度極大，甚至有最終無法達(dá)成目標(biāo)的潛在風(fēng)險。
第二，氚燃料陷入困局。
對于現(xiàn)在最成熟的氘氚核聚變來說，氘的數(shù)量近乎于無限，但氚在地球上的儲量卻是極少的。想要獲得足夠多的氚，就必須實(shí)現(xiàn)燃料自持。
同為氫原子，因原子核內(nèi)的中子數(shù)不同，便分化為氕、氘、氚三種形
通俗來講，就是要用聚變產(chǎn)生的中子，去轟擊鋰元素靶標(biāo)，把鋰元素變成氚，再循環(huán)利用。但是，這一過程非常復(fù)雜，而且效率極低，幾乎無法長期維持。如果無法實(shí)現(xiàn)燃料自持，就必須持續(xù)補(bǔ)充氚作為燃料，這將導(dǎo)致發(fā)電成本高企，無法商用。
第三，材料瓶頸難以突破。
托卡馬克裝置中有一個核心部件，叫做第一壁，是托卡馬克裝置真空室的內(nèi)表面。這個部件會直接承受聚變產(chǎn)生的高能中子和逃逸粒子的轟擊，同時還要承受強(qiáng)烈的熱輻射。
法國超導(dǎo)托卡馬克裝置 WEST
第一壁的表面要承受每平方米幾十兆瓦的熱流密度，這讓這個部件成了人類工程史上工作環(huán)境最惡劣的地方，比火箭的噴口還要惡劣得多。
惡劣的環(huán)境會對第一壁的材料造成不可逆的損傷。目前全球范圍內(nèi)，都沒有能夠長期承受轟擊的材料。而停機(jī)更換第一壁的成本，更是堪稱天價。所以，即便實(shí)現(xiàn)了托卡馬克裝置的核聚變發(fā)電，維護(hù)成本也高到讓企業(yè)虧損。
第四，造價與維護(hù)成本高昂。
托卡馬克裝置結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，需要大量超導(dǎo)磁體、高精度控制設(shè)備和先進(jìn)材料，造價是傳統(tǒng)裂變電站的 5-10 倍，后續(xù)維護(hù)成本也居高不下，即便突破技術(shù)難關(guān)，發(fā)出來的電價也會高到無人能承受，失去實(shí)際商用價值。
彭院士明確，純聚變技術(shù)還有很多關(guān)卡要過，如果過不去，那就會成為一座美麗的空中樓閣，在工程和經(jīng)濟(jì)層面與商用無緣。
你看，總結(jié)了一圈下來，這些方案各有各的問題。傳統(tǒng)裂變有資源、廢料、安全枷鎖，釷基熔鹽堆僅為過渡，純聚變面臨技術(shù)與成本天塹。放眼未來，人類似乎陷入了能源困局。
不過，彭院士當(dāng)然不會只是指出問題，他還找到了一條被人們遺忘的破局之路。
被遺忘的舊方案
在能源困局面前，彭院士提出了顛覆性思路：將聚變與裂變結(jié)合，讓兩種技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)，破解各自的致命缺陷。這一思路令全場感到意外，畢竟聚變清潔但難實(shí)現(xiàn)、裂變成熟但有隱患，看似兩者根本無法相互兼容。
還有人指出，把聚變堆和裂變堆結(jié)合，不就是上世紀(jì) 70 年代美國人嘗試但沒有走通的混合堆嘛。當(dāng)年嘗試失敗后，這條路線已經(jīng)被證明行不通，為什么又要老話重提呢？
彭院士一語道破：當(dāng)年混合堆失敗，并非思路錯誤，而是選錯了心臟的原因。
上世紀(jì)美國人的混合堆，是以托卡馬克裝置作為中子源，依靠托卡馬克產(chǎn)生聚變中子驅(qū)動裂變包層發(fā)電的方案。但托卡馬克技術(shù)復(fù)雜、成本高昂，僅解決其自身技術(shù)難題就已耗盡精力，最終拖垮了整個項(xiàng)目。
美國TFTR托卡馬克裝置
彭院士的創(chuàng)新思路叫做Z-FFR（Z箍縮驅(qū)動聚變-裂變反應(yīng)堆）。
想弄明白 Z-FFR，就必須先弄懂Z 箍縮。這是一種結(jié)構(gòu)上比托卡馬克裝置簡單得多的核聚變裝置。它完全拋棄了超導(dǎo)磁體和高精度控制設(shè)備，原理就是通過強(qiáng)電流將等離子體壓縮至極致，從而產(chǎn)生聚變反應(yīng)并釋放中子。
簡單來說，就是給一個燃料棒通上一股超級強(qiáng)大的電流，電流產(chǎn)生的高溫會把燃料棒變成等離子體，而電流產(chǎn)生的超級磁場，則會把等離子體壓縮到一個極小的空間內(nèi)，這時候核聚變就會發(fā)生。
這一替換方案一下子解決了多個難題。
首先是，在 Z-FFR 裝置中，Z箍縮核聚變的目標(biāo)不再是發(fā)電，而是為下一步要發(fā)生的核裂變反應(yīng)提供中子。也就是說，裝置中的 Z 箍縮核聚變，根本不需要追求 Q 值大于 1，只需產(chǎn)生足夠中子即可。這就把工程門檻直接降低了百倍不止。
而且，Z-FFR 裝置的結(jié)構(gòu)簡單。沒有了復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，也沒有讓人頭疼的磁約束，造價只需要托卡馬克裝置的零頭就夠了，甚至低于傳統(tǒng)裂變電站。
更重要的是，它的維護(hù)變得簡便了。要知道，核電站的維護(hù)，最頭痛的就是核心部件的更換，這不僅是成本問題，更是安全問題。而 Z 箍縮的核心原件是一次性的，用電流激發(fā)后就消耗掉了，就像機(jī)槍子彈一樣，一秒鐘就要更換幾十個，這就免去了最核心零部件的維護(hù)問題。
Z-FFR的核心邏輯類似于一個能量放大器：
- 第一步，通過Z箍縮實(shí)現(xiàn)弱聚變，目標(biāo)是產(chǎn)生高能中子；
- 第二步，將高能中子注入周圍的裂變包層（內(nèi)含鈾、釷或傳統(tǒng)核電站核廢料）；
- 第三步，高能中子轟擊裂變包層內(nèi)的燃料，引發(fā)裂變反應(yīng)釋放能量，其能量輸出約為Z箍縮聚變能量的 20 倍，從而實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電。
這一方案把原來的核聚變發(fā)電，變成了核聚變產(chǎn)生中子，完美解決了核聚變最大的 Q 值難題。
安全問題
看到這里，我估計你肯定會問：既然核聚變產(chǎn)生中子，而發(fā)電的依然是核裂變，那核裂變產(chǎn)生的廢料污染問題不還是沒有解決嗎？
確實(shí)如此，Z-FFR的裂變包層仍燃燒鈾、釷，本質(zhì)就是核裂變。但是這個裂變與傳統(tǒng)核電站的裂變過程并不相同。
彭院士用一個形象的比喻區(qū)分二者：傳統(tǒng)裂變堆就像是燃燒木柴，木柴之所以能燃燒，是因?yàn)槟静袢紵a(chǎn)生的熱量，能夠維持自身持續(xù)燃燒下去。當(dāng)木柴燃燒結(jié)束后，會留下一大堆的灰燼。這就是廢料。廢料里并非沒有能量，而是木柴燃燒的熱量不足以支撐這些廢料繼續(xù)燃燒而已。
傳統(tǒng)的核裂變就是這樣，明明核廢料里還有大量的能量存在，但由于沒有足夠的中子激發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，所以核廢料沒辦法發(fā)電，但卻能持續(xù)產(chǎn)生危害性很大的核輻射。
而 Z-FFR 不要求燃料自己能維持燃燒，它的做法更接近于垃圾焚燒。核聚變產(chǎn)生的高能中子，就是用來焚燒垃圾的能量。而垃圾一旦被點(diǎn)燃，就會釋放更多的能量。垃圾自己無法持續(xù)燃燒，但垃圾可以在外部燃料的加持下，釋放出比外部燃料能量高幾十倍的能量，這就是垃圾焚燒廠的運(yùn)行邏輯。
傳統(tǒng)裂變堆產(chǎn)生的有害輻射是慢中子，能量低、速度慢，只能維持鈾-235的裂變，卻對镎、镅、鋦等長壽命次錒系的放射性元素?zé)o能為力。這些放射性元素就像是哪些點(diǎn)不著的生活垃圾，明知它還蘊(yùn)藏著能量，卻只能將其作為廢料深埋處理。
而 Z 箍縮聚變產(chǎn)生的是能量高達(dá) 14MeV 的高能快中子，如同“超級錘子”，能強(qiáng)行轟擊并打碎傳統(tǒng)裂變堆無法處理的長壽命核廢料，通過核嬗變將其轉(zhuǎn)化為短壽命核素。這就像垃圾處理廠通過焚燒生活垃圾發(fā)電的邏輯類似了。
據(jù)彭院士介紹，傳統(tǒng)需深埋萬年的核廢料，經(jīng)Z-FFR高能快中子的嬗變后，危害期可縮短至幾百年，且短壽命核素經(jīng)簡單處理后，甚至可以安全排放[2]。
更重要的是，Z-FFR可直接以傳統(tǒng)核電站的核廢料為燃料，連專門開采鈾礦都不需要，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與廢料處理同步進(jìn)行。這簡直就是核工業(yè)里的垃圾處理廠。
現(xiàn)在，你理解兩個方案的本質(zhì)差異了吧。傳統(tǒng)裂變堆是危險廢料制造機(jī)，發(fā)電的同時產(chǎn)生大量安全隱患。而Z-FFR則是危險廢料焚燒爐，不僅不產(chǎn)生新的長壽命核廢料，還能消解存量廢料，同步輸出電能。這正是 Z-FFR破解傳統(tǒng)裂變堆死穴、成為核能發(fā)展新出路的核心原因。
Z-FFR 技術(shù)的出現(xiàn)，徹底改變了核廢料只能被動深埋的困境，將廢物轉(zhuǎn)化為資源，把隱患轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢，這也是彭院士堅定推崇 Z-FFR，敢于否定所有舊路的核心底氣。
另外，Z-FFR 還有一個次臨界概念。
傳統(tǒng)的核裂變是裂變產(chǎn)生的中子促使裂變反應(yīng)持續(xù)發(fā)生，而我們的目標(biāo)是控制反應(yīng)不要過快。這就導(dǎo)致一旦失控，反應(yīng)堆就會爆炸。
而次臨界設(shè)計意味著，Z-FFR 的裂變反應(yīng)必須依靠 Z 箍縮產(chǎn)生的高能中子維持，一旦 Z 箍縮停止工作，裂變反應(yīng)會立即終止，不會發(fā)生失控和核爆炸。還拿垃圾焚燒舉例子，如果不用燃料維持，含水量高的生活垃圾是不會自己持續(xù)燃燒的。
真的能造出來嗎？
Z-FFR的原理完美、邏輯閉環(huán)，但不少人仍質(zhì)疑其可行性，認(rèn)為這只是停留在PPT階段的構(gòu)想，距離落地可能比人造太陽更遠(yuǎn)。
對此，彭院士用工程進(jìn)度和明確時間表，給出了最有力的回應(yīng)。
Z-FFR并非空想，目前已進(jìn)入工程建設(shè)階段，相關(guān)裝置已開工施工，進(jìn)度遠(yuǎn)超預(yù)期。我們之前沒有聽說過它，不過是因?yàn)槿嗽焯枴⑩Q基熔鹽太亮眼了而已[3]。
2026 年，四川綿陽已全面開工建設(shè)50兆安Z箍縮大科學(xué)裝置，這是Z-FFR的核心部件，也是實(shí)現(xiàn) Z 箍縮聚變的關(guān)鍵。50 兆安的電流強(qiáng)度位居全球第一，遠(yuǎn)超現(xiàn)有所有 Z 箍縮裝置，足以產(chǎn)生滿足 Z-FFR 運(yùn)行需求的高能快中子，彰顯了中國在該領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先性。
中國四川綿陽巨型激光慣性約束核聚變研究設(shè)施的衛(wèi)星俯視圖
彭院士明確了 Z-FFR 的發(fā)展時間表[4]：
2030 年研制出原理樣機(jī)，全面測試系統(tǒng)性能、驗(yàn)證技術(shù)可行性；
2035 年建成示范電站，啟動商業(yè)化試運(yùn)行并向電網(wǎng)輸電；
后續(xù)逐步完善技術(shù)、降低成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，讓 Z-FFR 成為中國能源核心支柱。
關(guān)于產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)的疑問，彭院士也給出了明確答案：
Z-FFR 的產(chǎn)業(yè)鏈兼容性極強(qiáng)，80%的技術(shù)可復(fù)用現(xiàn)有成熟技術(shù)，無需從零研發(fā)，大幅降低了研發(fā)成本、縮短了建設(shè)周期。
具體而言，Z-FFR 的裂變包層可直接復(fù)用“華龍一號”的裂變技術(shù)、燃料處理技術(shù)等成熟核電技術(shù)；
Z 箍縮的驅(qū)動部分可復(fù)用國防、航天領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用的脈沖功率技術(shù)，技術(shù)成熟且成本低廉。只需將現(xiàn)有成熟技術(shù)整合優(yōu)化，即可完成 Z-FFR 的建設(shè)，既節(jié)省研發(fā)時間和資金，又降低了技術(shù)風(fēng)險。
這就如同組裝豪車，無需從零研發(fā)發(fā)動機(jī)、底盤等核心部件，整合現(xiàn)有成熟部件并調(diào)試優(yōu)化，即可打造出性能卓越的產(chǎn)品。Z-FFR 正是對現(xiàn)有成熟技術(shù)的整合與創(chuàng)新，這也是其能快速落地、實(shí)現(xiàn)商用的關(guān)鍵。
所以說，Z-FFR 的落地，其實(shí)已經(jīng)具備了充分條件，并非停留在 PPT 上的空中樓閣。再過十幾年，Z-FFR 示范電站將建成運(yùn)行，核廢料將被無害化處理，廉價、清潔、安全的核能將走進(jìn)大眾生活。
能源的降維打擊
Z-FFR 的優(yōu)勢遠(yuǎn)不止發(fā)電和處理核廢料，其對現(xiàn)有能源方案的碾壓是全方位的，這種降維打擊體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保三大核心維度，使其成為人類未來的終極能源方案，也是中國核能的唯一生路。
經(jīng)濟(jì)層面，Z-FFR 實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)有能源方案的全面碾壓。當(dāng)前煤電、水電、風(fēng)電、傳統(tǒng)核電、光伏等方案均有明顯經(jīng)濟(jì)短板：
- 煤電污染嚴(yán)重、煤炭儲量遞減；
- 水電受地理限制、建設(shè)成本高；
- 風(fēng)電、光伏受天氣影響大、需配套儲能設(shè)備；
- 傳統(tǒng)核電造價和維護(hù)成本高昂，核廢料風(fēng)險是硬傷。
風(fēng)能、光伏電能
而Z-FFR 的目標(biāo)電價僅 0.1 元/度，低于煤電，且發(fā)電穩(wěn)定、不受天氣和地理限制，無需配套儲能設(shè)備，具備極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
這一低價優(yōu)勢源于其技術(shù)特性：Z-FFR 造價僅為托卡馬克的零頭，且 80% 技術(shù)復(fù)用現(xiàn)有成果，大幅節(jié)省研發(fā)和建設(shè)成本；燃料采用傳統(tǒng)核電廢料，無需開采鈾礦，燃料成本可忽略不計，維護(hù)成本也極低，最終實(shí)現(xiàn)電價大幅降低。一旦大規(guī)模商用，將徹底改變中國能源格局，降低企業(yè)用電成本，助力經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
彭先覺院士的驚人之語，并非否定過往，而是為人類能源未來指明一個全新的方向。他否定傳統(tǒng)裂變、釷基熔鹽堆和純聚變，并非這些技術(shù)無用，而是它們存在無法突破的致命缺陷，無法成為終極能源方案。
而 Z-FFR 這一被遺忘數(shù)十年的技術(shù)，經(jīng)中國科學(xué)家創(chuàng)新優(yōu)化，或?qū)⒊蔀橹袊四艿奈ㄒ簧罚部赡苁侨祟悢[脫能源危機(jī)的希望。
一毛錢一度電并不是我們的終極目標(biāo)。物質(zhì)不會因?yàn)槲覀兊氖褂枚В镔|(zhì)只是在自然界循環(huán)，而驅(qū)動這個循環(huán)的力量，就是能源。只要有能源，垃圾也是原料，廢品也可以重新加工成產(chǎn)品，物質(zhì)將會極大豐富，這才是我們努力追求能源自由的原因。
參考資料
[1]https://www.sinap.cas.cn/xwzx/cmsm/202511/t20251101_8004742.html
[2]https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?ar_id=208742&business_type=100
[3]http://www.weibopt.cn/dy/article/KIJJP662051999S5.html
[4]https://www.toutiao.com/article/7596155235043672628/
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