气候变化领域集成服务门户

3月30日，美国政府问责局（GAO）发布题为《聚变能源：潜在的变革性技术仍然面临根本性挑战》（Fusion Energy: Potentially Transformative Technology Still Faces Fundamental Challenges）的报告，概述了美国核聚变能源的发展现状，总结了可能影响核聚变能源开发或利用的挑战，提出了有助于增强核聚变能源效益或减轻核聚变能源相关挑战的政策建议。

1 现状与挑战

美国能源部（DOE）的前身——原子能委员会（Atomic Energy Commission, AEC）于1963年开始资助激光聚变研究，随着技术变革，DOE也支持国家实验室、大学和私营企业探索等离子体聚变。国际合作方面，美国参与“国际热核聚变实验堆计划”（International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER）设计；私营产业方面，大量私人资金注入核聚变产业；法律法规方面，具备较完善的核能设施及材料监管体系，还成立了核管理委员会（Nuclear Regulatory Commission, NRC）、聚变工业协会（Fusion Industry Association, FIA）等机构进行监督；研究资助方面，美国在核聚变研究中投入较多，例如，国会在2022财年为聚变能源科学项目和国家核安全管理局（National Nuclear Security Administration, NNSA）的惯性约束聚变项目拨款近16亿美元。

美国核聚变研究发展较快，取得了一系列突破性进展，但在能源收益、技术限制、公私协调等方面仍然面临根本性挑战，包括：

（1）核聚变领域还未实现能源的净收益。①实现核聚变向电网供电的预测时间差异较大，2022年白宫峰会表示可在21世纪30年代初实现核聚变连接电网，但美国国家科学院（NASEM）于2021年发布的核聚变试验工厂建设时间表是在2035—2040年。②实现聚变能源商业化仍需解决成本、稳定发电、供应等问题，还需要证明其具有经济可行性。

（2）技术挑战阻碍聚变能源发展。①需要对不同机制下等离子体燃烧的影响规律进行更为细致的剖析。②现有材料无法维持高温、高密度和长时间聚变反应环境。③核聚变系统较为复杂，例如从等离子体中提取核聚变的副产品、建造易于维护和更换的等离子处理系统、反应环境可以承受极端冷热。④氚燃料的使用增加了供应、安全和安保方面的挑战。

（3）公私协调、监管不确定性和其他因素影响聚变能源发展。①公共和私营部门的聚变能源项目、任务和机构组成不完全一致。②聚变产业的监管不确定性可能会增加聚变能源开发利用和商业化的时间和成本。③公众对核聚变能源的安全性、环境效益、成本、影响日常生活等方面了解较少，社区更是无法参与核能设施选址。④聚变能发展缺乏规模化的稳定供应链和高素质劳动力。⑤核聚变发电商业化的经济可行性不确定。

2 政策建议

针对上述挑战，GAO制定了4种政策建议，供政策制定者参考，以提高核聚变能源的开发或利用。

（1）维持现有措施：政策制定者需要观察和评估现有措施的效力，确保现有的应对措施可以切实解决问题，从而减小政策风险、节省财政支出，当其他优于核能的技术出现后，政府可以选择停止制定支持核能发展的新行动。

（2）公共和私营部门携手努力：现有项目、任务和机构组成与核聚变能源发展目标应保持一致，扩大公私伙伴关系，减少协作障碍，加强国际间的知识共享与合作交流。另外，增强资助机制的使用，保证向受援者提供更大的可预见性，确保出资者有更强的问责权。

（3）为核聚变能源建立共享资产：建立共享资产以帮助填补核聚变商业化道路上的关键研究空白，加强劳动力教育培训和关键材料供应及制造评估，确保聚变能源开发不受高素质劳动力或材料供应短缺的限制。

（4）公众参与决策：研究公众意见为政策制定提供参考，利用跨部门论坛对公众进行知识教育和科学普及，以减小核能建设产生的负面影响，确保社区利益攸关者的意见得到代表，鼓励受益社区积极分享发展核能经济带来的好处。