“终身免充电”！可控核聚变用于汽车还有多远？

电动汽车不用充电就能跑，曾经是无数人的梦想。

如今，这个梦想距离现实正逐渐走近。近日，随着“氢能与核聚变能”出现在“十五五”规划建议中，以及聚变商用公司的出现，有业内人士称，现在谈可控核聚变和2000年初布局电动汽车技术类似，但不同的是，一旦走通了这条路，以可控核聚变带来的能源、材料和动力革命，该产业的潜在收益将远不止于电动汽车……

车载能源将迎“聚变”

在科技飞速发展的今天，可控核聚变一直是科技、能源、汽车等行业一直关注的重点之一。开发这一技术的意义，是其一旦从梦想走进现实，什么“里程焦虑”、“充电焦虑”、“假日排队充电”甚至能源危机都可能在很大程度上不复存在。

正如当代电动汽车的发展历史一样，任何技术要走向实用，大致都要走过“科学实验-试用-商业化规模应用”的过程，在可控核聚变研究领域，目前的国际热核聚变实验堆（ITER）（总部现位于法国，由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方共同建造）和中国“东方超环”（EAST）的相关研究都是位居前沿、走向商用的重要“桥梁”。

ITER装置堪称核聚变研究领域的“巨无霸”，它重达2.3万吨，占地面积相当于10个足球场。仅超导磁体就需要2万吨金属支撑，如此庞大的规模，仿佛是一座矗立在大地上的钢铁巨兽。根据规划，2035年它的目标是实现500秒持续放电。这一目标一旦达成，将是核聚变研究领域的重大里程碑，意味着向着“发电级”实验成功迈出关键一步。

有关专家认为，即便实现了这一目标，它距离车载应用的“微型化”需求，依旧有着较远的距离。从尺寸和应用场景来看，两者之间的差距，就好比要将一座核电站缩小成一个充电宝，这其中涉及到的技术难题和工程挑战，超乎想象。

中国的 “东方超环”（EAST）同样成绩斐然，它是世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置。2025年1月20日，EAST成功实现了超过亿度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次创造了托卡马克装置高约束模运行新的世界纪录。这一成果展示了中国在可控核聚变研究领域的深厚实力和卓越成就，让世界为之瞩目。但和ITER类似，EAST目前也主要应用于基础研究，距离成为汽车的动力源，还有很长的路要走。

装置微型化是刚需

从实验室走向汽车动力系统，可控核聚变面临着一系列复杂而艰巨的技术挑战。这些挑战涉及到装置微型化、能量转换、材料科学、燃料供应以及成本控制等多个关键领域。

目前，主流的托卡马克装置依赖于巨型磁场来约束高温等离子体，这使得其体积和重量都极为庞大。然而，如果进入商用阶段，汽车所需要的是能够塞进底盘的“充电宝”，要能够适配汽车的狭小空间，且重量不能太重。

而且，很多人都清楚，汽车在行驶过程中会面临高频振动、温度波动等复杂的工况，所以，车载核聚变还要达到“车规级”标准，在车载环境下实现高效、稳定的能量转换，提供动力，这也是核聚变汽车走向实用的一道“门槛”。 除了一些专业技术问题亟待解决之外，成本也是一个“卡脖子”的环节。要大幅降低成本，从“200亿欧元实验堆”到“万元级车载动力”，可控核聚变汽车才能真正从梦想走进现实。只有将成本降低到一定程度，才有可能实现核聚变在汽车上大规模的商业化应用。即使在未来实现了核聚变装置的量产，其材料成本、维护成本、安全认证成本等，都要协同发展。

要跨越成本“天堑”，就需要在材料研发、制造工艺、维护技术等多个方面寻求突破，大幅降低核聚变装置的使用、维护成本。这不仅需要大量的技术研发，也需要整个产业链的协同创新和优化，以实现成本的有效控制和性能的提升。

不懈努力实现破局

尽管面临着重重挑战，但研究者们并没有放弃，他们从多个方面积极寻找着破局之路，力求实现车载核聚变的突破。

为了实现核聚变车载化，全球有多个科研团队正从约束技术、能量转换、材料科学等多个维度发起攻势。这些颠覆性的创新方向，为可控核聚变汽车从科幻走向现实提供了理论与技术基石。

很多人知道，在核聚变反应中，材料需要长时间稳定承受和阻隔极高温度，还要满足轻量化的要求，这对材料科学提出了巨大挑战。近年来，石墨烯基复合材料、纳米晶合金等新型材料的出现，为解决这一难题带来了希望。石墨烯具有优异的力学性能、导电性和热导率，同时还具备一定的抗辐照能力。纳米晶合金则是一种石墨烯复合材料，通过控制材料的微观结构，使其具有优异的力学性能和抗辐照性能。中国研发的碳化硅纤维，重量仅为钢的1/5，却能承受摄氏1.2亿℃的持续高温，阻隔辐照，为车载聚变“充电宝”外壳提供了可能的材料。随着材料科学的不断发展，未来有望出现更多性能优异的材料，满足车载核聚变的需求。

与现有或即将按时间表逐渐落地的全固态电池、氢燃料电池不同的是，核聚变技术至今还很难准确预料何时走向汽车等商业化场景。在现有技术已经能够满足大部分消费者需求的情况下，核聚变汽车要想在市场竞争中占据一席之地，就必须在性能、成本等方面取得一系列相关的突破，否则很难与全固态电池和氢燃料电池汽车竞争。

至今，之所以还有许多研究者“押宝”可控核聚变汽车，是因为核聚变能源不仅有清洁、高效、可持续的特点，而且也被视为能源替代及稳定可靠的保障性能源。而汽车作为一种移动终端，且在全球的数量剧增，对能源消耗的需求也十分庞大，与现有的能源动力相比较，可控核聚变的潜在优势最多。

有关行业人士认为，客观上看，可控核聚变用于汽车，理想很丰满，现实仍要跨越诸多技术鸿沟，主要需要材料、物理、工程等方面的协同突破。但对未来美好的向往，是科技研究与发展永恒的动力，也是人们持续加速开发可控核聚变的动力。正如当代的动力锂电池从实验室到电动车商用大致经过了30年一样，对于可控核聚变这一“无限能源”的追求，或许也要经历这样一个过程，但是，既然“十五五”规划建议明确提出了“核聚变能”开发任务，如果加上来自四面八方的人们共同努力，可控核聚变汽车“100克燃料跑2300万公里”就一定会从“不可能”变为“可能”，打开汽车“新世界”的“大门”，为人们的无忧出行写下崭新的篇章。