中國「人造太陽」預期 2027 達關鍵里程碑：一文看清全球核聚變發展與挑戰

潔淨能源新突破？中國 EAST 托卡馬克反應堆 2027 年挑戰自主核聚變

而家全球都面對緊氣候變化同埋能源短缺嘅問題，尋找低成本而且可以大規模生產嘅潔淨能源，就成為咗各國科學家嘅首要任務。喺眾多未來能源方案入面，核聚變（Nuclear Fusion）技術一直被視為「終極能源」。中國嘅托卡馬克（Tokamak）反應堆因為模仿太陽核心嘅等離子體融合過程，所以被外界稱為「人造太陽」。根據最新嘅規劃，中國嘅核聚變項目正準備喺 2027 年迎來一個極之重要嘅里程碑。今次會同大家詳細剖析呢項技術嘅發展現況、背後嘅科學原理，同埋全球各國喺核聚變領域嘅競爭局勢。

核聚變原理大解構：點解叫「人造太陽」？

要明白中國嘅技術突破，我哋首先要了解核聚變到底係乜嘢。喺核聚變反應入面，科學家需要將兩個帶正電荷嘅原子核結合，從而釋放出龐大嘅質量能源同熱力。不過，因為兩個原子核都帶有正電荷，會產生強烈嘅磁力排斥（即係同性相拒嘅原理），所以反應堆必須產生足夠強大嘅能量去克服呢股排斥力。

為咗解決呢個難題，托卡馬克（Tokamak）呢種圓柱形嘅反應堆就應運而生。佢嘅運作原理係透過為氫原子核充電，將佢哋轉化成高密度嘅等離子體（Plasma）。但係，呢種等離子體極度唔穩定，必須要達到極高嘅密度先可以產生自我維持嘅熱力。要做到呢一點，托卡馬克反應堆需要喺前所未有嘅極端環境下運作——產生高達攝氏 1.5 億度嘅高溫（大約係太陽核心溫度嘅 10 倍），同時要製造比地球磁場強幾十萬倍嘅超級磁場，先可以將高溫等離子體控制喺反應堆之內。

中國 EAST 項目嘅突破與 2027 年目標

喺中國嘅眾多核聚變項目入面，由等離子體物理研究所負責營運嘅「東方超環」（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，簡稱 EAST）係目前最先進嘅設施。自從 2006 年設立以嚟，EAST 已經發展成為全球首屈一指嘅核聚變反應堆項目，並且喺追求持續核聚變反應嘅過程中，達成咗多個關鍵嘅技術里程碑。

回顧最近嘅紀錄，喺 2025 年 1 月，EAST 創下咗等離子體融合歷史上最長嘅「高質量燃燒」紀錄，反應時間長達 1,066 秒（大約 17.7 分鐘），比 2023 年創下嘅舊紀錄超出超過一倍，期間溫度更高達攝氏 1 億度。大約一年之後，即係 2026 年，研究人員成功打破咗被稱為「格林沃爾德極限」（Greenwald limit）嘅重大密度障礙。呢個極限原本係用嚟描述等離子體入面原子數量嘅數學上限，一旦超過就會令反應變得唔穩定。成功突破呢個極限，證明咗等離子體可以喺極高密度下保持穩定，對於未來實現大規模商業運作嚟講，絕對係一枝強心針。

根據北京方面嘅預期，EAST 反應堆將會喺 2027 年進行首次核聚變點火實驗。如果實驗成功，EAST 將會成為全球首個能夠「自我維持」（Self-sustained）嘅反應堆，意思即係等離子體可以喺無需要外部加熱源嘅情況下繼續燃燒。

預備接棒：BEST 反應堆與未來嘅融合發電

雖然 EAST 反應堆有機會徹底改變中國嘅潔淨能源產業，但係其實另一個規模更大嘅反應堆，已經悄悄地成為中國核聚變雄心嘅核心力量。呢個名為「燃燒等離子體實驗超導托卡馬克」（Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak，簡稱 BEST）嘅項目，預計同樣會喺 2027 年完成建造。科學界期望 BEST 會成為人類歷史上首個成功利用核聚變產生電力嘅反應堆。

BEST 嘅體積比 EAST 更大，喺運作初期，佢會依賴外部供應嘅氘（Deuterium）同埋氚（Tritium）氫同位素。值得留意嘅係，氚喺自然界極度稀有，而且好難保存。為咗解決燃料問題，科學家希望 BEST 最終可以透過安裝鋰層（Lithium blanket），利用反應過程中產生嘅中子撞擊鋰元素，從而自行生成所需嘅氚原子。呢個技術如果成熟，將會徹底改變核聚變發電嘅自我維持能力。

除咗 BEST 之外，中國仲有更長遠嘅部署。一個更先進嘅項目「中國聚變工程實驗堆」（China Fusion Engineering Demo Reactor，CFETR）預計會喺呢個十年期完結前投入運作。此外，北京亦都定下目標，希望喺 2030 年令「星火」核電站投入服務，呢個將會係全球首個同時部署核聚變同核裂變（Fission）反應嘅發電設施。

國家級戰略部署與供應鏈挑戰

中國喺核聚變技術上嘅急速發展，主要依賴由上而下嘅國家級戰略規劃。透過設立國家級項目嚟制定發展優先次序、投入龐大研究資金，並且建立強大嘅供應鏈嚟解決關鍵嘅技術樽頸。據估計，自 2023 年以嚟，中國喺呢項技術上已經投資咗約 65 億美元。

例如喺 2025 年 7 月，北京成立咗國有嘅「中國聚變能源公司」（China Fusion Energy company），由佢帶領全國嘅研究工作，並向呢個公共合資項目注資咗 21 億美元。到咗 2026 年 3 月，中國發表咗第十五個五年計畫，明確將核聚變能源列為八大「前沿技術」之一，為持續嘅資金投入奠定咗基礎。整個產業展現出類似美國矽谷嘅創業精神，乘住公共投資、協調研究同埋供應鏈發展嘅浪潮，試圖超越全球嘅競爭對手。

不過，儘管進展神速，目前依然有唔少阻礙需要克服。其中一個最大嘅挑戰，就係如何大規模生產專用嘅零部件。雖然中國已經大力投資金屬加工同埋其他先進嘅製造技術，但喺部分關鍵組件上，仍然需要依賴外國生產商。一個具代表性嘅例子就係「哈氏合金」（Hastelloy C276）金屬基板，呢種合金係製造核聚變過程中所需超級磁鐵嘅關鍵材料。直到 2025 年 10 月，中國先至開始能夠大規模生產呢款合金。至於呢啲龐大嘅投資，最終係咪能夠令北京順利實現佢宏大嘅核聚變目標，目前仲有待觀察。

全球核聚變競賽：中美與歐洲 ITER 嘅比較

喺追求無盡潔淨能源嘅賽道上，中國絕對唔係唯一嘅參賽者。近年全球對核聚變技術嘅投資正處於井噴式增長。時至今日，全球至少有 77 間專注於核聚變嘅初創公司，合共籌集咗 150 億美元嘅資金。當中部分公司選擇沿用托卡馬克技術，亦有部分投資於仿星器（Stellarators）或者基於雷射嘅慣性約束核聚變技術。

西方企業嘅發展步伐同樣緊湊。單單喺美國，大約有 42 間公司已經籌集咗 80 億美元資本去研發相關技術，佔咗全球總投資額大約一半。美國嘅初創公司亦都公布咗同中國一樣咁有野心嘅時間表，希望喺未來十年內實現設施嘅全面運作。

另外，唔可以唔提目前人類史上最大規模嘅國際合作項目——國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）。呢個由 34 個國家共同參與、位於法國南部嘅托卡馬克項目，雖然已經進入咗最後嘅反應堆建設階段，但係進度嚴重滯後，預計最快都要去到 2039 年先能夠正式投入運作。相比之下，中美兩國喺商業化同自主研發上嘅速度，明顯比呢個跨國巨無霸項目快得多。

新聞資料庫：核聚變與傳統核電（核裂變）嘅分別

為咗令大家更容易理解核聚變嘅優勢與發展時間線，我哋為讀者整理咗以下嘅比較與數據：

1. 反應方式與安全性：

• 傳統核電（核裂變）： 將重原子（例如鈾）分裂成較輕嘅原子，從而釋放能量。會產生高放射性核廢料，一旦失控會有爐心熔毀嘅風險。
• 新世代核電（核聚變）： 將輕原子（例如氫同位素）結合釋放能量。產生嘅放射性廢料半衰期極短，對環境影響極微。更重要嘅係，核聚變條件極度嚴苛，一旦出現故障，反應會自動停止，唔會發生爐心熔毀事故。

2. 燃料來源：

• 核裂變： 依賴開採天然鈾礦，資源相對有限。
• 核聚變： 燃料之一嘅氘可以從海水入面提取，資源幾乎取之不盡；而氚則有望透過反應堆內部嘅鋰金屬生成。

中國核心核聚變項目發展時間表簡介：

• 2006年： EAST（東方超環）正式設立。
• 2025年1月： EAST 創下 1,066 秒高質量燃燒紀錄。
• 2026年： EAST 成功突破格林沃爾德極限（等離子體密度數學上限）。
• 2027年（預期）： EAST 進行首次核聚變點火實驗；新一代 BEST 反應堆預期完成建造。
• 2030年（預期）： 「星火」核電站計畫投入服務，成為全球首個結合聚變與裂變嘅設施。

總結：距離真正商業化仲有幾遠？

綜合各項發展，2027 年將會係全球核聚變技術嘅一個重要分水嶺。中國嘅 EAST 同 BEST 反應堆正準備透過首次點火同發電實驗，向世界展示自主核聚變嘅潛力。與此同時，美國嘅初創企業亦都夾住龐大嘅資金喺背後急起直追。雖然從實驗室嘅成功，走向真正普及嘅商業發電，中間依然要面對材料科學、超級磁鐵製造、燃料自給自足等種種嚴峻考驗，但唔可以否認，人類距離掌握呢項「終極潔淨能源」嘅目標，已經比過去任何一個時刻都要接近。對於關注全球能源發展同氣候政策嘅讀者嚟講，未來幾年嘅技術突破絕對值得密切留意。