如果核聚变是条死路，这个方法或将成为唯一希望

2026 年 1 月 15 日，中国工程院院士彭先觉在科技创新院士报告厅做了《核聚变与未来核能》的主题演讲，引发了全网热议。

为了方便理解，本文对彭院士报告中的知识进行了顺序上的重组，以便没有核聚变相关知识基础的人也能全面理解相关知识。

中国工程院院士彭先觉

在解读当前核能发展格局时，彭院士道出了一个颠覆认知的重要观点：从长期发展角度来看，无论是大家寄予厚望的人造太阳（托卡马克聚变技术），还是已在全球运行数十年的传统裂变核电站，恐怕都无法承担起人类未来终极能源方案的重任。

普通人看到这一观点，难免会心生疑惑：传统核电站技术成熟、发电稳定，法国半数以上电力依赖核裂变，中国的“华龙一号”更是实现了技术出口，成为了国家名片，为什么说这些方案都无法承担人类终极能源的重任呢？

“华龙一号”全球首堆外景

更令人困惑的是大家一直以来都寄予厚望的托卡马克装置，中国投入数百亿打造EAST、BAST、夸父等核聚变项目，EAST 项目不仅进展顺利，捷报频传，后续的 BAST 和夸父项目也将进入运行阶段。这些被视为全人类能源希望超级工程，难道还有什么问题吗？

全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）

彭院士的观点并非要否定过往的努力，而是基于这些项目的工程学底层缺陷做出的理性判断。

只要将各类被寄予厚望的核能技术逐一拆解便会发现，它们看似美好，实则都存在无法突破的致命缺陷，有些甚至已走到发展的绝境。

传统核裂变只是过渡方案

传统裂变电站“华龙一号”，是现阶段最被认可的核能解决方案。它技术成熟、发电稳定，“华龙一号”的出口更彰显了中国在该领域的技术实力。但彭院士指出，其背后隐藏着三大致命问题，终将堵死这条看似顺利的发展之路。

第一个问题是资源焦虑。

传统裂变电站依赖铀-235 作为核燃料，而铀-235 储量有限、分布不均，主要集中在少数国家。中国铀矿资源贫乏，大部分依赖进口，如果大规模上马裂变电站项目，就会导致能源命脉受制于人。一旦国际局势发生变动，铀供应中断，就会导致我们陷入电力危机。

第二个问题是核废料处理难题。

大家都知道，核电站发电会产生大量高放射性核废料，其衰减周期长达一万年以上，即便深埋地下也未必能保障安全。这相当于给子孙后代留下了定时炸弹。而且，全球核废料会不断累积，储存难度会越来越高，至今也没有完美的解决方案。

第三个问题是安全隐患。

虽然现代核电站安全设计日趋完善，但裂变反应始终存在失控风险，一旦发生核事故，后果不堪设想。切尔诺贝利、福岛核事故的创伤至今历历在目，前者导致城市废弃、土地污染，后者造成海洋生态破坏。

核裂变的物理特征告诉我们，传统裂变堆的安全隐患永远无法彻底消除，只能尽量减小。因此，传统裂变堆只是一种“有今天没明天”的临时过渡方案，迟早会被资源、废料和安全问题拖垮。

钍基熔盐堆是中国核能领域的新兴优势项目，媒体普遍报道其钍资源储量丰富（是铀的3-4倍）、中国储量充足且固有安全性高，看似是完美解决方案[1]。

钍基熔盐实验堆堆厂房大厅。图源：中国科学院上海应用物理研究所

但彭院士深度剖析后指出，钍基熔盐堆本质仍是裂变技术，并未摆脱裂变的核心局限。它虽解决了传统裂变堆的资源和部分安全问题，却无法解决长寿命核废料的根本难题。

发电过程中，仍然会产生需要长期深埋的高放射性核废料。而且，钍资源虽然更丰富，但其总能量输出，仍然无法满足人类未来千年的能源需求。因此，钍基熔盐堆仅仅是一种更为优秀的过渡方案，而非核能的终极答案。

人造太阳的尴尬

被称之为人造太阳的托卡马克装置被视为全人类的能源希望，其燃料氘可从海水中提取，储量足以支撑人类使用上百亿年，且聚变反应无长寿命核废料、无核爆炸风险，一旦商用便能彻底解决能源危机。

但彭院士的四个核心疑问，戳破了这一美好幻想，证明托卡马克核聚变的实际工程难度比我们想象的要困难得多，50 年后实现核聚变的魔咒很可能并未打破。

第一，是增益难题难以突破。

核聚变装置的商用门槛 Q 值（聚变输出能量与输入能量的比值）需大于 10，而目前全球最先进的托卡马克装置 Q 值仅勉强能达到 1，突破商用门槛的难度极大，甚至有最终无法达成目标的潜在风险。

第二，氚燃料陷入困局。

对于现在最成熟的氘氚核聚变来说，氘的数量近乎于无限，但氚在地球上的储量却是极少的。想要获得足够多的氚，就必须实现燃料自持。

同为氢原子，因原子核内的中子数不同，便分化为氕、氘、氚三种形

通俗来讲，就是要用聚变产生的中子，去轰击锂元素靶标，把锂元素变成氚，再循环利用。但是，这一过程非常复杂，而且效率极低，几乎无法长期维持。如果无法实现燃料自持，就必须持续补充氚作为燃料，这将导致发电成本高企，无法商用。

第三，材料瓶颈难以突破。

托卡马克装置中有一个核心部件，叫做第一壁，是托卡马克装置真空室的内表面。这个部件会直接承受聚变产生的高能中子和逃逸粒子的轰击，同时还要承受强烈的热辐射。

法国超导托卡马克装置 WEST

第一壁的表面要承受每平方米几十兆瓦的热流密度，这让这个部件成了人类工程史上工作环境最恶劣的地方，比火箭的喷口还要恶劣得多。

恶劣的环境会对第一壁的材料造成不可逆的损伤。目前全球范围内，都没有能够长期承受轰击的材料。而停机更换第一壁的成本，更是堪称天价。所以，即便实现了托卡马克装置的核聚变发电，维护成本也高到让企业亏损。

第四，造价与维护成本高昂。

托卡马克装置结构极为复杂，需要大量超导磁体、高精度控制设备和先进材料，造价是传统裂变电站的 5-10 倍，后续维护成本也居高不下，即便突破技术难关，发出来的电价也会高到无人能承受，失去实际商用价值。

彭院士明确，纯聚变技术还有很多关卡要过，如果过不去，那就会成为一座美丽的空中楼阁，在工程和经济层面与商用无缘。

你看，总结了一圈下来，这些方案各有各的问题。传统裂变有资源、废料、安全枷锁，钍基熔盐堆仅为过渡，纯聚变面临技术与成本天堑。放眼未来，人类似乎陷入了能源困局。

不过，彭院士当然不会只是指出问题，他还找到了一条被人们遗忘的破局之路。

被遗忘的旧方案

在能源困局面前，彭院士提出了颠覆性思路：将聚变与裂变结合，让两种技术优势互补，破解各自的致命缺陷。这一思路令全场感到意外，毕竟聚变清洁但难实现、裂变成熟但有隐患，看似两者根本无法相互兼容。

还有人指出，把聚变堆和裂变堆结合，不就是上世纪 70 年代美国人尝试但没有走通的混合堆嘛。当年尝试失败后，这条路线已经被证明行不通，为什么又要老话重提呢？

彭院士一语道破：当年混合堆失败，并非思路错误，而是选错了心脏的原因。

上世纪美国人的混合堆，是以托卡马克装置作为中子源，依靠托卡马克产生聚变中子驱动裂变包层发电的方案。但托卡马克技术复杂、成本高昂，仅解决其自身技术难题就已耗尽精力，最终拖垮了整个项目。

美国TFTR托卡马克装置

彭院士的创新思路叫做Z-FFR（Z箍缩驱动聚变-裂变反应堆）。

想弄明白 Z-FFR，就必须先弄懂Z 箍缩。这是一种结构上比托卡马克装置简单得多的核聚变装置。它完全抛弃了超导磁体和高精度控制设备，原理就是通过强电流将等离子体压缩至极致，从而产生聚变反应并释放中子。

简单来说，就是给一个燃料棒通上一股超级强大的电流，电流产生的高温会把燃料棒变成等离子体，而电流产生的超级磁场，则会把等离子体压缩到一个极小的空间内，这时候核聚变就会发生。

这一替换方案一下子解决了多个难题。

首先是，在 Z-FFR 装置中，Z箍缩核聚变的目标不再是发电，而是为下一步要发生的核裂变反应提供中子。也就是说，装置中的 Z 箍缩核聚变，根本不需要追求 Q 值大于 1，只需产生足够中子即可。这就把工程门槛直接降低了百倍不止。

而且，Z-FFR 装置的结构简单。没有了复杂的冷却系统，也没有让人头疼的磁约束，造价只需要托卡马克装置的零头就够了，甚至低于传统裂变电站。

更重要的是，它的维护变得简便了。要知道，核电站的维护，最头痛的就是核心部件的更换，这不仅是成本问题，更是安全问题。而 Z 箍缩的核心原件是一次性的，用电流激发后就消耗掉了，就像机枪子弹一样，一秒钟就要更换几十个，这就免去了最核心零部件的维护问题。

Z-FFR的核心逻辑类似于一个能量放大器：

• 第一步，通过Z箍缩实现弱聚变，目标是产生高能中子；
• 第二步，将高能中子注入周围的裂变包层（内含铀、钍或传统核电站核废料）；
• 第三步，高能中子轰击裂变包层内的燃料，引发裂变反应释放能量，其能量输出约为Z箍缩聚变能量的 20 倍，从而实现高效发电。

这一方案把原来的核聚变发电，变成了核聚变产生中子，完美解决了核聚变最大的 Q 值难题。

安全问题

看到这里，我估计你肯定会问：既然核聚变产生中子，而发电的依然是核裂变，那核裂变产生的废料污染问题不还是没有解决吗？

确实如此，Z-FFR的裂变包层仍燃烧铀、钍，本质就是核裂变。但是这个裂变与传统核电站的裂变过程并不相同。

彭院士用一个形象的比喻区分二者：传统裂变堆就像是燃烧木柴，木柴之所以能燃烧，是因为木柴燃烧产生的热量，能够维持自身持续燃烧下去。当木柴燃烧结束后，会留下一大堆的灰烬。这就是废料。废料里并非没有能量，而是木柴燃烧的热量不足以支撑这些废料继续燃烧而已。

传统的核裂变就是这样，明明核废料里还有大量的能量存在，但由于没有足够的中子激发链式反应，所以核废料没办法发电，但却能持续产生危害性很大的核辐射。

而 Z-FFR 不要求燃料自己能维持燃烧，它的做法更接近于垃圾焚烧。核聚变产生的高能中子，就是用来焚烧垃圾的能量。而垃圾一旦被点燃，就会释放更多的能量。垃圾自己无法持续燃烧，但垃圾可以在外部燃料的加持下，释放出比外部燃料能量高几十倍的能量，这就是垃圾焚烧厂的运行逻辑。

传统裂变堆产生的有害辐射是慢中子，能量低、速度慢，只能维持铀-235的裂变，却对镎、镅、锔等长寿命次锕系的放射性元素无能为力。这些放射性元素就像是哪些点不着的生活垃圾，明知它还蕴藏着能量，却只能将其作为废料深埋处理。

而 Z 箍缩聚变产生的是能量高达 14MeV 的高能快中子，如同“超级锤子”，能强行轰击并打碎传统裂变堆无法处理的长寿命核废料，通过核嬗变将其转化为短寿命核素。这就像垃圾处理厂通过焚烧生活垃圾发电的逻辑类似了。

据彭院士介绍，传统需深埋万年的核废料，经Z-FFR高能快中子的嬗变后，危害期可缩短至几百年，且短寿命核素经简单处理后，甚至可以安全排放[2]。

更重要的是，Z-FFR可直接以传统核电站的核废料为燃料，连专门开采铀矿都不需要，实现能源生产与废料处理同步进行。这简直就是核工业里的垃圾处理厂。

现在，你理解两个方案的本质差异了吧。传统裂变堆是危险废料制造机，发电的同时产生大量安全隐患。而Z-FFR则是危险废料焚烧炉，不仅不产生新的长寿命核废料，还能消解存量废料，同步输出电能。这正是 Z-FFR破解传统裂变堆死穴、成为核能发展新出路的核心原因。

Z-FFR 技术的出现，彻底改变了核废料只能被动深埋的困境，将废物转化为资源，把隐患转化为优势，这也是彭院士坚定推崇 Z-FFR，敢于否定所有旧路的核心底气。

另外，Z-FFR 还有一个次临界概念。

传统的核裂变是裂变产生的中子促使裂变反应持续发生，而我们的目标是控制反应不要过快。这就导致一旦失控，反应堆就会爆炸。

而次临界设计意味着，Z-FFR 的裂变反应必须依靠 Z 箍缩产生的高能中子维持，一旦 Z 箍缩停止工作，裂变反应会立即终止，不会发生失控和核爆炸。还拿垃圾焚烧举例子，如果不用燃料维持，含水量高的生活垃圾是不会自己持续燃烧的。

真的能造出来吗？

Z-FFR的原理完美、逻辑闭环，但不少人仍质疑其可行性，认为这只是停留在PPT阶段的构想，距离落地可能比人造太阳更远。

对此，彭院士用工程进度和明确时间表，给出了最有力的回应。

Z-FFR并非空想，目前已进入工程建设阶段，相关装置已开工施工，进度远超预期。我们之前没有听说过它，不过是因为人造太阳、钍基熔盐太亮眼了而已[3]。

2026 年，四川绵阳已全面开工建设50兆安Z箍缩大科学装置，这是Z-FFR的核心部件，也是实现 Z 箍缩聚变的关键。50 兆安的电流强度位居全球第一，远超现有所有 Z 箍缩装置，足以产生满足 Z-FFR 运行需求的高能快中子，彰显了中国在该领域的技术领先性。

中国四川绵阳巨型激光惯性约束核聚变研究设施的卫星俯视图

彭院士明确了 Z-FFR 的发展时间表[4]：

2030 年研制出原理样机，全面测试系统性能、验证技术可行性；

2035 年建成示范电站，启动商业化试运行并向电网输电；

后续逐步完善技术、降低成本，实现大规模商用，让 Z-FFR 成为中国能源核心支柱。

关于产业链建设的疑问，彭院士也给出了明确答案：

Z-FFR 的产业链兼容性极强，80%的技术可复用现有成熟技术，无需从零研发，大幅降低了研发成本、缩短了建设周期。

具体而言，Z-FFR 的裂变包层可直接复用“华龙一号”的裂变技术、燃料处理技术等成熟核电技术；

Z 箍缩的驱动部分可复用国防、航天领域已广泛应用的脉冲功率技术，技术成熟且成本低廉。只需将现有成熟技术整合优化，即可完成 Z-FFR 的建设，既节省研发时间和资金，又降低了技术风险。

这就如同组装豪车，无需从零研发发动机、底盘等核心部件，整合现有成熟部件并调试优化，即可打造出性能卓越的产品。Z-FFR 正是对现有成熟技术的整合与创新，这也是其能快速落地、实现商用的关键。

所以说，Z-FFR 的落地，其实已经具备了充分条件，并非停留在 PPT 上的空中楼阁。再过十几年，Z-FFR 示范电站将建成运行，核废料将被无害化处理，廉价、清洁、安全的核能将走进大众生活。

能源的降维打击

Z-FFR 的优势远不止发电和处理核废料，其对现有能源方案的碾压是全方位的，这种降维打击体现在经济、安全、环保三大核心维度，使其成为人类未来的终极能源方案，也是中国核能的唯一生路。

经济层面，Z-FFR 实现了对现有能源方案的全面碾压。当前煤电、水电、风电、传统核电、光伏等方案均有明显经济短板：

• 煤电污染严重、煤炭储量递减；
• 水电受地理限制、建设成本高；
• 风电、光伏受天气影响大、需配套储能设备；
• 传统核电造价和维护成本高昂，核废料风险是硬伤。

风能、光伏电能

而Z-FFR 的目标电价仅 0.1 元/度，低于煤电，且发电稳定、不受天气和地理限制，无需配套储能设备，具备极强的经济优势。

这一低价优势源于其技术特性：Z-FFR 造价仅为托卡马克的零头，且 80% 技术复用现有成果，大幅节省研发和建设成本；燃料采用传统核电废料，无需开采铀矿，燃料成本可忽略不计，维护成本也极低，最终实现电价大幅降低。一旦大规模商用，将彻底改变中国能源格局，降低企业用电成本，助力经济发展。

彭先觉院士的惊人之语，并非否定过往，而是为人类能源未来指明一个全新的方向。他否定传统裂变、钍基熔盐堆和纯聚变，并非这些技术无用，而是它们存在无法突破的致命缺陷，无法成为终极能源方案。

而 Z-FFR 这一被遗忘数十年的技术，经中国科学家创新优化，或将成为中国核能的唯一生路，也可能是全人类摆脱能源危机的希望。

一毛钱一度电并不是我们的终极目标。物质不会因为我们的使用而消失，物质只是在自然界循环，而驱动这个循环的力量，就是能源。只要有能源，垃圾也是原料，废品也可以重新加工成产品，物质将会极大丰富，这才是我们努力追求能源自由的原因。

参考资料

[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]https://59188saintaubert.com/dy/article/KIJJP662051999S5.html

[4]https://www.toutiao.com/article/7596155235043672628/