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。
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。
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。
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：
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：
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。
