上海舉行的 2026 年聚變能大會,公布了中國下一代聚變實驗裝置 HL-4(Huanliu-4,中國環流四號)的更多規劃。這項計畫的重點,不只是再創造一個更高的電漿溫度紀錄,而是驗證高溫超導磁體能否在聚變裝置所面對的高熱、輻射與巨大機械應力下,長期、穩定地運作。
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這項消息值得關注,因為它把中國持續進行的電漿物理實驗,與未來聚變反應器所需的磁體、材料及工業系統連接起來。不過,HL-4 目前仍是實驗與工程驗證計畫,並不代表商業核融合發電已經實現。
HL-4:從電漿紀錄走向反應器工程
HL 系列延續西南核物理研究院的中國環流裝置,包括 HL-1、HL-2A 以及目前運作中的 HL-3。現有報導將 HL-3 視為這條系列的最新主要運作裝置,而 HL-4 的定位則更接近面向未來反應器的工程平台,不只是另一部用來刷新電漿溫度的實驗設備。
HL-4 的核心技術挑戰,是在高磁場條件下使用高溫超導(HTS)磁體。根據大會相關報導,HL-4 會系統驗證 25 特斯拉(tesla,磁場強度單位)高溫超導強場磁體,在複雜聚變環境中的可靠性。中國媒體並將這項裝置描述為穩態燃燒電漿實驗平台,規劃中的聚變增益 Q 值高於 5;但這些都是設計目標,不是已取得的運轉結果。
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換句話說,HL-4 要回答的問題是:磁體在強烈熱負荷、輻射,以及電磁力和結構機械力作用下,能否保持功能與穩定性。這與托卡馬克能否短時間產生超高溫電漿,是兩個不同層次的問題。真正的聚變電廠需要磁體及其配套系統能夠反覆、可靠地運作,而不只是完成一次短暫實驗。
HL-3 的 2025 年進展,為下一階段奠定基礎
HL-3 的成果提供了 HL-4 所需的電漿物理基礎。報導指出,HL-3 在 2025 年達到「雙億度」里程碑,離子溫度約為 1.2 億攝氏度,電子溫度約為 1.6 億攝氏度。
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不同來源對離子溫度的精確數字略有差異。中國核工業集團針對 2025 年 3 月宣布的成果報導,採用的是原子核溫度 1.17 億攝氏度;後續摘要則多寫作 1.2 億攝氏度。
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42 核心意義在於,HL-3 已能在先進聚變電漿研究所關注的 1 億攝氏度級別運作,而不是已經產生商業電力。
相關報導也提到,升級後的 HL-3 可能在 2027 年左右進行燃燒電漿實驗。
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36 這些實驗將把研究重心從創造極端電漿條件,進一步推向自加熱或「燃燒」電漿的行為。
25 特斯拉磁體路線圖:先建測試線,再做原型
HL-4 公布的同時,另一項偏向產業化的合作計畫也浮上檯面。由中國聚變能源牽頭、集合另外 8 家企業與機構的長三角創新聯合體,宣布高溫超導強場托卡馬克磁體研發路線圖,工作目標是滿足 HL-4 的需求。
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目前公布的時間表分成兩個里程碑:
- 2028 年前: 完成首條 25 特斯拉高溫超導強場磁體研發與測試線。
- 2030 年前: 完成原型磁體研發。
這兩個日期描述的是磁體研發基礎設施與原型生產進度,並不必然代表 HL-4 本身已完工或啟用。測試線可以早於原型磁體完成,原型磁體也可能在正式證明能於聚變環境長時間運作之前就已製成。
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這種由企業、研究機構與大學共同組成聯合體的模式,也顯示中國的聚變策略不只依賴單一研究院所。超導材料生產、磁體製造、低溫工程、電源供應、結構設計與測試,都必須彼此銜接,聚變設備才可能從一次性實驗逐步走向可重複運作的能源系統。
582 噸 BEST 磁體的重要性,以及它沒有證明的事
7 月完成測試的 582 噸超導環向磁體,屬於另一項計畫——燃燒電漿實驗超導托卡馬克(Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak,BEST)。中國科學院等離子體物理研究所表示,BEST 的關鍵超導磁體系統,包括環向磁體及高溫超導中央螺線管線圈,已完成最終驗收與全參數測試,核心技術均為中國自主開發。
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這個磁體是大型超導磁體製造與系統整合能力的重要里程碑,因為托卡馬克必須依靠強磁場約束高溫電漿。但通過驗收及全參數測試,並不等於已經產生淨聚變電力。BEST 仍是正在興建的實驗計畫,目標在 2027 年完成,並希望在 2030 年左右展示聚變發電。
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把幾項計畫分開看,會更容易理解各自代表的進度:
- HL-3: 展示日益嚴苛的高溫電漿條件。
- HL-4: 計畫在聚變環境中測試更接近反應器需求的高溫超導磁體性能。
- BEST: 另一套超導托卡馬克,朝燃燒電漿與發電展示推進。
三者都是中國整體聚變布局的一部分,但不能互相替代,也不能把其中一項的里程碑直接當成另一項已經完成。
聚變被納入中國的長期產業布局
中國 2026 至 2030 年第十五個五年規劃,將聚變能列為前沿科技重點之一;分析人士認為,規劃同時強調關鍵技術自主與戰略產業的國內能力。
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因此,HL-4、25 特斯拉磁體路線圖與 BEST 合在一起看,更像是一套供應鏈策略,而不只是電漿研究計畫。中國希望在改善電漿性能的同時,建立先進托卡馬克所需的硬體生態系,包括超導線材、大型磁體、低溫系統、電源設備與反應器工程能力。
至於「截至 2030 年投資超過 3,000 億元人民幣」的說法,則需要審慎解讀。現有來源將這個數字描述為聚變及其他未來產業的估算,並非一筆已清楚列出的、只用於聚變的國家預算,亦不是已確認的 HL-4 專項經費。
49 較穩妥的結論是,聚變已成為中國的戰略投資領域;但僅憑目前資料,無法確定中國全國聚變專項資金的精確規模。
結語:關鍵不只是把電漿加熱,而是讓整套設備撐得住
HL-4 最適合被理解為中國試圖縮小「托卡馬克實驗成果」與「未來聚變反應器工程」之間的距離。HL-3 的高溫電漿結果,顯示物理研究持續進展;BEST 的 582 噸磁體,則展現製造與測試大型超導組件的能力。HL-4 的路線圖再把問題推進一步:高溫超導磁體是否能在聚變設備內部預期的持續、惡劣環境中可靠運作。
這是全球聚變競賽中具有分量的一步,但仍然只是通往反應器能力的工程階段,並非商業聚變電力已經準備就緒的證明。