全球主要经济体核聚变能发展趋势

2022—2025年间，五大经济体核聚变能领域投入总额达203.5亿欧元，其中公共资金约为159亿欧元，占比78%；私营部门资金约为44.5亿欧元，占比22%。

美国拥有庞大的公共投入和最雄厚的私营部门投入，以73.8亿欧元居首，其中公共资金约为49.5亿欧元，主要投向能源部聚变办公室各项计划；私营部门资金约为24.1亿欧元，占到五大经济体私营部门资金总额的54%。中国共投入69.4亿欧元，其中公共资金约为54.5亿欧元，为五大经济体中最高，在此之中，约68%（37.3亿欧元）流向国有企业；私营部门资金为15亿欧元，占总投入的21.5%。欧盟共投入33.4亿欧元，其中公共资金约为29.9亿欧元，但仅有2.36亿欧元投向产业部门；私营部门资金为3.5亿欧元。英国共投入14.9亿欧元，其中公共资金约为14.2亿欧元，占比高达95%，是五大经济体中公共资金占比最高的国家。日本共投入12.1亿欧元，其中公共资金约为10.7亿欧元，主要投向ITER、量子科学技术研究所等公共部门。

从装置数量来看，美国以32台居于榜首，其中14台为活跃装置，18台处于规划阶段。欧盟紧随其后，拥有22台，其中8台为活跃装置，14台处于规划阶段，多为私营部门的激光聚变和仿星器装置。中国共有12台装置，其中9台为活跃装置。日本拥有11台装置，其中8台为活跃装置。英国拥有6台装置，其中3台为活跃装置。

从活跃装置技术路线来看，美国替代概念装置占其活跃装置的一半，主要得益于私营企业在场反位形和脉冲功率领域的布局，显示出其对非传统路线的重视；中国和英国高度集中在托卡马克（均占67%）；欧盟以托卡马克（50%）和仿星器（25%）为主；日本技术路线分布均衡，在托卡马克、仿星器、激光惯性和替代概念四条路线的布局大致均等，占比各为25%。

图1 各经济体活跃装置的技术路线及占比

目前，尚无装置能够同时实现高聚变性能、电站级持续时长和可重复性。在磁约束聚变路线方面，高聚变性能装置主要集中在美国、欧盟和日本，但除美国的DIII-D托卡马克装置外，其他装置均已退役；实现等离子体运行时间达到千秒的装置包括中国的实验先进超导托卡马克（EAST）、日本的大型螺旋装置（LHD）和法国的稳态托卡马克钨环境装置（WEST），但三乘积较低。在惯性约束聚变路线方面，美国国家点火装置（NIF）性能最高，其三乘积可能很高，但持续时间明显低于磁约束聚变装置。

目前，最高三乘积、增益因子以及持续时间最长的等离子体放电通常是在不同装置和运行模式下实现的。未来5至10年，ITER、SPARC、BEST和JT-60SA等下一代装置，将针对上述三个不同维度的目标不断推进技术边界。

ITER作为国际项目，目标是在约400秒内实现增益因子Q=10，旨在为燃烧等离子体奠定科学基础。SPARC是美国联邦聚变系统（CFS）公司与麻省理工学院合作研发的紧凑型强场托卡马克装置，目标是在相对短脉冲下实现Q>=2，验证高温超导磁体在高场紧凑装置中的可行性。BEST（紧凑型聚变能实验装置）是由中国科学院等离子体物理研究所建设的托卡马克装置，旨在探索高增益（主要目标为Q≈1，更高目标为Q≈5）和长脉冲场景下的氘氚燃烧等离子体运行。JT-60SA由欧日联合研发的超导托卡马克装置，2023年已实现首次等离子体放电，2026年进入第二阶段，虽不使用氚，但致力于实现持续约100秒的高温氘等离子体。

1950年至今，五大经济体在核聚变能领域共发表逾15万篇论文，引用次数达283万次，约占全球核聚变能出版物总引用次数的93%。其中，美国累计发文占比为33.1%、累计引用次数占比为42.1%；欧盟紧随其后，累计发文占比为32.1%、累计引用次数占比为32.8%；中国累计发文占比为14.9%、累计引用次数占比为8.2%；日本累计发文占比为14.1%、累计引用次数占比为9.2%；英国累计发文占比为5.9%、累计引用次数占比为7.7%。

从近期趋势看，美国科研产出地位相对下降，中国呈现出量质齐升的明显趋势。2006—2026年间，欧盟发文占34.2%居首，美国降至26.2%，中国升至21.5%，超越日本的12%和英国的6%。引用次数份额也发生明显变化，欧盟以36.5%的占比居首，美国降至32.1%，中国上升至14.5%，日本和英国分别为8.7%和8.2%。

在全球前二十大发文机构中，欧盟7家、美国6家、中国3家、日本2家、英国1家。中国科学院等离子体物理研究所以4133篇论文居首，德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所以3324篇论文位列第二，随后依次是日本国立聚变科学研究所（2349篇）、美国普林斯顿等离子体物理实验室（2256篇）、美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（1912篇）、英国原子能管理局（1807篇）和美国通用原子公司（1694篇）。

2006至2026年，可明确确定核聚变技术路线的论文约为4.7万篇，其中磁约束聚变路线约占77%（其中托卡马克约占44%，仿星器约占7%），惯性约束聚变路线约占19%，磁惯性脉冲聚变路线约占3%，其他技术路线占比不到1%。从地区分布看，欧盟和中国共同主导托卡马克路线科研产出；欧盟和日本主导仿星器路线科研产出；美国主导惯性约束聚变路线科研产出；磁惯性脉冲聚变分布相对分散，反映出全球各地在主流技术路径外寻求技术突破的趋势。

中国专利族总量优势明显，相当于其他四大经济体总和的1.5倍。截至2026年2月，五大经济体共持有2210个有效聚变专利族，占全球的87%。其中，中国以1335个遥遥领先，占五大经济体总量的60%；随后依次是美国438个（20%）、日本154个（7%）、欧盟143个（6%）和英国140个（6%）。值得注意的是，大多数中国专利族仅在国内提交申请，美国、英国、欧盟和日本的专利组合多在多个司法管辖区申请。另外，中国在2010年代中期以来专利增长加速，主要得益于中国政府在核聚变能领域投入力度持续加大；美国在2019年前后增长明显，主要得益于私营核聚变能企业融资活动的开展；欧盟、英国和日本专利增长较为平稳，未出现明显激增。

中国专利活动以国家级科研机构和大型企业为主，西方专利活动更多由市场化私营企业驱动。在前20专利申请主体中，中国占13个，覆盖公立科研机构、高校和私营企业。中国科学院合肥物质科学研究院以317个专利族占据榜首，其次是新奥聚变（209个）和西南物理研究所（198个）。国外主要申请主体多为私营企业，专利规模明显小于中国，包括英国托卡马克能源公司（85个）、美国CFS公司（41个）、美国闪耀技术公司（39个）和美国TAE技术公司（34个）等。

在技术路线方面，中国在磁约束聚变路线的专利族数量占据绝对主导地位，在惯性约束聚变路线与美国并驾齐驱。最大的专利族类别为“磁或电等离子体约束”，中国在该技术类别拥有436个专利族，远超美国（132个）、英国（49个）、欧盟（39个）和日本（17个）。在“惯性等离子体约束”方面，中美基本持平（中国44个、美国42个）。在涵盖反应堆子系统和组件的使能技术方面，中国已形成系统性优势。其中，在“超导装置”方面，以36个专利族与英国（40个）和美国（39个）势均力敌，在其他核心技术方面全面领先，在第一壁、包层、偏滤器领域共有专利族247个，领先美国的32个；在光学系统领域共有148个，领先美国的44个；在真空系统领域共有96个，领先美国的35个；在靶材领域共有91个，领先美国的53个。

各主要经济体在监管原则层面已形成广泛共识，即采用通过分级、基于风险和技术中立的监管方式，但在具体法律和制度框架上，存在显著路径差异。

美国正在裂变反应堆许可制度之外建立聚变专用监管框架。2023年美国核管理局决定采用副产品材料框架监管聚变，2024年《ADVANCE法案》完成立法确认，2026年2月发布《聚变装置监管框架》草案。中国实施将聚变纳入更广泛的原子能立法框架的混合监管路径，目标是建立一套适合受控热核聚变特性的监管体系，并对聚变燃料和聚变装置或设施进行分级分类管理。欧盟已通过各成员国主管机构和欧洲原子能共同体要求建立运行基础，目前德国、法国和意大利均在推动本国构建适配聚变能领域特有风险的监管框架。日本强调适应性调整现有辐射框架，为聚变设施建立专门的许可程序。英国是全球首个明确将聚变能排除在裂变核许可体系之外的国家，核心监管逻辑是根据设施的具体危害灵活适用监管体系。