近期，美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)提出了一項(xiàng)將核廢料轉(zhuǎn)化為聚變?nèi)剂系膭?chuàng)新方案，試圖破解核聚變領(lǐng)域長期存在的氚燃料短缺瓶頸。在全球?qū)η鍧嵞茉葱枨笕找嫫惹械漠?dāng)下，這無疑是一個(gè)具有想象力的大膽嘗試。

全球聚變競(jìng)速背后的氘氚燃料瓶頸

核聚變一直被視為是解決未來能源問題的“圣杯”。核聚變的原理來自太陽，可利用氫的同位素氘和氚在極高溫度和壓力下聚變成氦，釋放出巨大能量。相較于傳統(tǒng)化石能源，核聚變不產(chǎn)生溫室氣體，也不會(huì)留下長期放射性廢料，是一種理想的清潔能源。

然而，核聚變的發(fā)展之路卻充滿荊棘。物理學(xué)家特倫斯·塔諾夫斯基指出：“地球上天然與人工氚總量僅數(shù)十公斤，且存量急劇消耗”。自然界中氚僅通過宇宙射線在大氣上層微量生成，年產(chǎn)量約3.5公斤，而人工制氚困難重重，美國本土尚無生產(chǎn)能力。全球氚主要來自加拿大CANDU反應(yīng)堆的副產(chǎn)品，而單座商用聚變堆年需氚50-100公斤，供需缺口顯著。

此次美國科學(xué)家提出的方案，核心是借助粒子加速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（ADS），以粒子轟擊核廢料，引發(fā)可控裂變反應(yīng)，再通過核轉(zhuǎn)化鏈最終生成氚燃料。該研究雖為解決主流氘氚聚變的燃料問題提供了建設(shè)性思路，但目前仍停留在模擬與理論研究階段，距離實(shí)際應(yīng)用還需攻克諸多難題。

當(dāng)前，全球核聚變研發(fā)不斷加速，各國紛紛加大對(duì)核聚變領(lǐng)域的投資，這既凸顯出氚燃料生產(chǎn)的緊迫性，也反映出開發(fā)更多替代性技術(shù)的重要性。值得注意的是，在核聚變投資熱潮下，行業(yè)內(nèi)涌現(xiàn)出多種技術(shù)路線的裝置與燃料選擇，所有探索均以實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)化為目標(biāo)，其中部分技術(shù)路線更是直接繞開了氚燃料。

多元技術(shù)路線為聚變注入活力

就在美國科學(xué)家專注于將核廢料轉(zhuǎn)化為聚變?nèi)剂系耐瑫r(shí)，氘氚聚變之外的技術(shù)路線也取得了重要進(jìn)展。據(jù)聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（FIA）統(tǒng)計(jì)，截至2024年底，全球已有8家公司選擇氫硼燃料路線，中國的新奧集團(tuán)便是其中之一。2023年3月，《自然·通訊》發(fā)表的一篇論文顯示，日本國立聚變科學(xué)研究所與美國TAE技術(shù)公司合作，首次在磁約束聚變等離子體中成功開展氫硼聚變實(shí)驗(yàn)。

盡管氫硼聚變對(duì)反應(yīng)條件要求苛刻，需要在超過10億攝氏度的高溫環(huán)境下進(jìn)行，但其燃料來源廣泛，成本低廉。氫元素廣泛存在于水中，硼在地殼中的儲(chǔ)量遠(yuǎn)超石油與煤炭，僅我國青海柴達(dá)木盆地的硼資源就足夠支撐全球能源需求千年以上。

更重要的是，氫硼聚變反應(yīng)產(chǎn)物為氦核，無中子輻射污染，從根源上消除了核輻射隱患，避免了放射性廢料與核材料管制，在安全性和監(jiān)管靈活性上具備顯著優(yōu)勢(shì)。此外，氫硼聚變反應(yīng)的產(chǎn)物為帶電α粒子，可實(shí)現(xiàn)高效直接發(fā)電，使其在能量轉(zhuǎn)化效率上更具競(jìng)爭力。這些獨(dú)特特性讓其商業(yè)化路徑有了更大的想象空間，也成功避開了氘氚聚變中的氚燃料瓶頸問題。

中國聚變多路線研發(fā)進(jìn)展迅猛

2025年以來，中國核聚變研發(fā)進(jìn)入集中爆發(fā)期。中科院等離子體所的EAST裝置成功實(shí)現(xiàn)一億攝氏度下1000秒的“高質(zhì)量燃燒”。中核集團(tuán)西南物理研究院的“中國環(huán)流三號(hào)”達(dá)成原子核與電子溫度雙破億度的關(guān)鍵突破。

在氫硼聚變路線上，新奧集團(tuán)的“玄龍-50U”裝置同樣捷報(bào)頻傳。2025年4月，該裝置實(shí)現(xiàn)全球首次兆安級(jí)氫硼等離子體放電。在5月，又突破環(huán)向場(chǎng)線圈150kA電流、1.6秒穩(wěn)定通流，成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)秒級(jí)1.2T以上磁場(chǎng)的球形環(huán)裝置。這一系列成果不僅驗(yàn)證了氫硼等離子體高參數(shù)運(yùn)行的可行性，更為國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）的技術(shù)方案提供了關(guān)鍵參考。

事實(shí)上，新奧自2017年便啟動(dòng)核聚變研發(fā)工作，經(jīng)過廣泛調(diào)研與實(shí)驗(yàn)論證，其明確了球形環(huán)氫硼聚變的技術(shù)方向，隨后持續(xù)迭代實(shí)驗(yàn)裝置，為推動(dòng)聚變能商業(yè)化應(yīng)用不斷深耕。

在這個(gè)能源變革的時(shí)代，每一次技術(shù)突破都可能帶來深遠(yuǎn)的影響。或許在不久的將來，核聚變將不再是遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想，而是成為我們?nèi)粘Ｉ钪锌煽康哪芰縼碓矗瑥氐赘淖內(nèi)祟惖哪茉锤窬?，開啟一個(gè)全新的能源時(shí)代。