在上海舉行的 2026 核融合能源會議上,中國公布了下一代核融合實驗裝置 HL-4(Huanliu-4)的規劃。這座托卡馬克的近期任務,不是直接把核融合反應轉化為商業電力,而是驗證高溫超導(HTS)磁體能否在更接近未來核融合反應爐的環境中可靠運作。
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HL-4 要解決的核心問題:磁體能否撐過「整套環境」
托卡馬克利用強大磁場約束高溫電漿。HL-4 的定位,是把高溫超導磁體從相對單純的實驗室測試,推進到同時面對高熱負載、輻射,以及高磁場運作所產生巨大電磁力與機械應力的整合環境。
會議資料將 HL-4 描述為第四代磁約束核融合大型科學實驗裝置,並稱其將在「複雜核融合環境」下,系統性驗證高場強高溫超導磁體的可靠性。
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10 這個差別相當關鍵:一具磁體即使在受控條件下表現良好,進入核融合裝置後,仍必須與冷卻系統、支撐結構、電源、控制設備及電漿運作協同工作。
更強的磁場有助於約束電漿,也可能讓托卡馬克採用更緊湊的設計。但磁體材料與結構不能只追求更高磁場,還必須在長時間、複合負載下維持穩定。HL-4 所要驗證的,正是這項從「單一零件性能」走向「整機工程可靠性」的能力。
延續西南物理研究院的 Huanliu 系列
HL-4 是中國核工業集團旗下西南物理研究院(SWIP)Huanliu 系列的規劃後繼裝置。這條技術脈絡包括 HL-1、HL-1M、HL-2A,以及原稱 HL-2M 的 HL-3。SWIP 過去持續推進電漿研究;HL-3 在 2020 年實現首次電漿,並於 2023 年進入高約束模式運作。
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HL-3 在 2025 年的成果,為 HL-4 的工程方向提供了電漿研究背景。中國核工業集團公布的數據為離子溫度 1.17 億攝氏度、電子溫度 1.6 億攝氏度。
19 其他在 2026 年的報導則將同一項 2025 年成果概括為離子約 1.2 億攝氏度、電子 1.6 億攝氏度。
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25 由於不同來源採用的里程碑表述不完全相同,以約 1.17 億至 1.2 億攝氏度描述離子溫度較為穩妥。
不過,HL-4 的重點並不是再刷新一項電漿溫度紀錄。它更關心的是:當電漿達到如此極端的條件時,支撐高場強磁場的磁體與反應爐系統,能否持續承受相關負載並保持可靠。
25 特斯拉磁體計畫:從裝置藍圖走向供應鏈
由中國聚變能源牽頭的長三角創新聯盟,另行公布了符合 HL-4 需求的高場強高溫超導托卡馬克磁體開發計畫。聯盟包括中國聚變能源、上海超導、東方超導、上海交通大學、上海電氣核電集團等九家研究與產業機構。
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其路線圖是在 2028 年前建成 25 特斯拉高溫超導高場磁體開發與測試線,並在 2030 年前完成原型磁體開發。
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「25 特斯拉」的意義,不只是磁場數字很高,也代表 HL-4 的公布與更廣泛的製造、測試及資格認證計畫相互連結。要達到這個目標,不能只生產超導材料,還必須同步解決磁體製造、承力結構、低溫系統、電源設備、測試基礎設施,以及將各部件整合進托卡馬克環境的問題。
582 噸磁體是重要里程碑,但不是商業核融合反應爐
在安徽合肥,另一項中國核融合工程也凸顯了硬體規模的挑戰。研究人員完成並測試一具重 582 噸的超導線圈,該線圈被形容為全球最大的核融合磁體。這具 D 形線圈長約 21 公尺、寬約 12 公尺, предназначен для正在建造的燃燒電漿實驗超導托卡馬克 BEST。
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BEST 的目標是在 2030 年前後示範核融合淨功率增益與發電。
14 因此,582 噸磁體完成製造並通過測試,代表中國在大型超導部件製造、測試與系統整合方面取得重要進展:它顯示相關團隊已能打造用於約束超高溫電漿的大型核心硬體。
但這並不表示中國已經建成商業核融合反應爐,也不代表已實現經濟且連續的核融合發電。BEST 的 2030 年目標仍屬規劃中的示範里程碑,HL-4 與 25 特斯拉磁體計畫同樣如此。
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核融合正在成為產業工程布局
把 HL-4 的裝置規劃、25 特斯拉磁體聯盟,以及 BEST 的大型硬體計畫放在一起看,可以看到中國的核融合布局已不只聚焦於電漿物理。相關工作也涵蓋超導材料、磁體製造、大型測試與反應爐工程,並將研究機構與具國家背景的產業公司連結起來。
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在中國第十五個五年規劃期間、即截至 2030 年,核融合也被列為未來科技重點之一。
33 另有報導稱,2030 年前相關投資可能超過 3,000 億元人民幣;不過,這應視為政策與產業界報導的估算,不能直接當作 HL-4 的已確認項目預算。
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這項策略的方向相當清楚:降低對外國設備與材料的依賴,建立國內核融合供應鏈,並累積從實驗物理走向反應爐工程所需的製造與整合經驗。這也讓中國的核融合計畫加入全球將核融合轉化為實用能源技術的競爭。
結論:下一個關卡是可靠性,而不是又一個口號
上海公布的 HL-4,與其說是宣告核融合發電已經到來,不如說是指出中國接下來要攻克的工程難題:高溫超導磁體能否在接近核融合反應爐的熱、輻射與機械負載下長期可靠運作。
HL-4 將與 25 特斯拉磁體開發路線相互配合,目標是在 2028 年前建立開發與測試線,並在 2030 年前完成原型磁體。HL-3 的高溫電漿成果、BEST 的 582 噸磁體,以及正在成形的高溫超導製造網絡,都顯示中國的核融合計畫正從單純的物理實驗,逐步轉向更大規模的工程驗證。
然而,真正關鍵的考驗仍在後面:可靠的長時間運作、核融合淨功率,以及具經濟性的持續發電,目前都尚未實現。