在2025年浦江創新論壇主論壇上,中國科學院院士、上海交通大學李政道研究所所長張杰以“用激光聚變點亮未來”為主題,系統闡述了我國在激光聚變領域的前沿突破與戰略規劃。他透露,團隊已于2024年底在上海嘉定啟動研究基地建設,計劃通過“三步走”路徑——2030年前完成關鍵技術研發、2031-2035年開展工程研制、2045年實現商業運營——建成國內首座聚變能電站,且發電成本有望降至美國同類方案的一半。
聚變能因能量密度高、燃料近乎無限、無放射性污染及運行安全等特性,被視為人類終極能源。2022年12月5日,美國國家點火裝置(NIF)首次實現激光聚變凈增益,標志著人類向可控核聚變邁出關鍵一步。該裝置作為全球最大激光聚變系統,目前增益已達4倍,其發展路線圖顯示,2045年商業運行時成本將低于現有所有能源形式。但張杰指出,NIF采用的“壓縮與加熱同步”技術存在效率低、穩定性差等物理瓶頸。
針對這一難題,張杰于1997年提出“先壓縮、后加熱”的創新技術路線。過去六年中,他帶領團隊利用中國科學院上海光機所“神光2”升級裝置完成11輪大型實驗,解決了所有關鍵物理問題。在第11輪實驗中,團隊創造的聚變三乘積指標達世界領先水平,預計2028年可實現點火。這一成果驗證了新路線在提升聚變效率與可控性方面的顯著優勢。
在重復頻率技術上,團隊提出更激進的目標:美國計劃2045年達到10赫茲,而中國團隊將直接挑戰50赫茲。高頻驅動技術對發電經濟性至關重要,目前團隊已在激光脈沖同步、能量傳輸等五個核心領域取得突破。張杰強調,重復頻率提升將大幅降低聚變電站建設成本,其方案在增益效率上明顯優于美國技術路徑。
經濟性對比顯示,2045年美國聚變發電成本預計為0.37元/千瓦時,而中國方案有望將電價壓縮至一半以下。這種成本優勢源于技術路線對激光驅動能量的更高效利用——增益效率越高,所需激光能量占比越低。激光聚變產業鏈將帶動萬億級市場,涵蓋超導材料、精密光學、智能控制等上下游領域。
張杰特別指出,能源革命始終是推動文明進步的核心動力。從蒸汽機到電力,再到核能,每次能源突破都引發產業變革。聚變能作為第四次能源革命的關鍵,其商業化將重構全球能源格局。他表示:“中國已跨越激光聚變的技術門檻,這個時代賦予我們實現夢想的機遇。我們的目標不僅是點亮一盞燈,更要為人類文明進步注入中國智慧。”