安徽推动聚变能源科技创新与新兴产业融合发展路径

■文/陈晓华（安徽省科技情报研究所（省科技档案馆））

近年来，美国、欧盟、英国、日本等世界主要开展聚变能研究的国家和地区大幅增加投入开展燃烧等离子体物理研究，制定聚变能商业化发展路线图，提出2035年左右实现聚变发电，一大批创投企业投资建设小型发电示范堆。同时一批聚变能研究衍生技术成果也得到商业化应用，并催生新的产业。

“十三五”以来，安徽以创新型省份建设为抓手，发挥合肥综合性国家科学中心交叉科研和技术创新优势，依托中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所（以下简称等离子所）在聚变能源领域基础研究与工程技术创新成果，不断推进聚变能源科技创新高地建设，引领支撑聚变能源科技创新和与之相关新兴产业融合发展，取得了一定成效，也面临较大挑战。

一、安徽推进聚变能源科技创新与新兴产业聚集发展现状

（一）聚变能源科技创新情况

实现可控核聚变有三种约束方式：磁约束、惯性约束、引力约束，其中引力约束需要极大的质量，人类无法实现，全球聚变研究主要集中在磁约束和惯性约束领域（王大洲、李俊峰，2022）。磁约束有两条主要技术路径：仿星器和超导托克马克。安徽聚变能源研究以磁约束聚变为方向，以超导托卡马克为路径，这一方向和路径是目前世界上发展比较成熟、比较接近聚变点火条件的方案（刘垠，2023）。安徽将聚变能源作为科技创新的重大工程，在基础研究、重大平台、科技人才、科技创新、科技改革等方面持续推动提升聚变能源科技创新策源能力，并利用聚变能源大科学装置衍生技术成果，培育聚集质子治疗系统、医用同位素超导回旋加速器等医疗健康、超导液氢新能源、等离子刻蚀及太赫兹系列高端装备等新兴产业。

重大创新平台建设情况：在重点科研机构布局上，目前我国从事核聚变研究的主要科研机构有3家，核工业西南物理研究院、清华大学、等离子所，其中位于安徽合肥的等离子体所综合实力相对较强，是我国磁约束核聚变研究的重要基地，在超导托卡马克稳态长脉冲物理研究和工程研发领域具有重要的国际影响力。重大创新平台是衡量科技创新的重要标志之一，是开展大科学研究的重要载体。聚变实验领域装置是开展聚变堆设计及实验研究的重要平台（蔡维、尚雷明 等，2020）。在聚变领域实验装置布局上，我国先后迭代建设或批准在建的实验装置有9个，其中在安徽合肥迭代建设或批准在建的有5个，合肥成为全球核聚变领域大科学装置最为集中的城市（见表1）。合肥的聚变领域实验装置属于综合性试验装置，代表我国迈向聚变能商业应用的水平。

表1 我国聚变能源实验装置建设情况

关键研发人才引育情况：人才尤其是顶尖人才是决定科技创新的根本。随着我国核聚变能研究事业的蓬勃发展，国内聚变领域高端前沿科技人才队伍不断成长壮大。依托核聚变领域的研发，等离子所培养了该领域6位院士，其中4位现在安徽。依托等离子所EAST等大科学装置的建设和运行，安徽引育集聚了核聚变领域研发人才和工程技术人才2 500余人，从美国、俄罗斯、欧盟等国家和地区引入国际高端人才近200人次。

重大创新成果产出情况：重大创新成果产出则是科技创新成效的直接体现。经过几十年的发展，等离子所磁约束聚变研究助力我国在国际上实现了从跟跑、并跑到部分领跑的跨越，在工程技术系统、关键部件和前沿物理方面取得一批标志性成果（见表2）。在稳态运行与控制、超导磁体技术等8个方面处于世界并跑、领跑水平；自主建成“合肥超环”（HT-7）、世界上第一个非圆截面全超导托卡马克“东方超环”（EAST）等大科学工程，创造了10余项世界纪录，为我国自主建造聚变工程实验堆提供了坚实的科学技术基础，已走到从科学研究到工程示范、商业应用的跨越点（储慧、赵君煜，2015）。

表2 等离子所聚变能源领域部分国际领先标志性成果

（二）聚变能源新兴产业发展情况

推动聚变能源示范应用：为加快聚变能源商业化应用，打造聚变能源产业化高地，安徽提出核聚变开发应用实验堆、工程堆和商业堆“三步走”的计划，于2023年1月28日启动紧凑型聚变能实验装置（BEST）项目建设，成立了由蔚来资本、皖能科技、合肥产投等国有和民营资本参与组建的聚变新能公司，探索由政府、科研机构、社会资本共建共管的新模式，构建多方密切合作、分工清晰、风险共担、利益共享、灵活包容的多元化投入机制。

推动基础研究“沿途下蛋”：一是支持从事聚变能源相关研究的科技人员创办企业。依托聚变能源大科学装置衍生成果和阶段性成果，支持科技人员开辟产业新领域新赛道，目前已创办18家高科技企业。中科离子装备公司成功研制国产全球最紧凑超导回旋质子治疗系统，推动国产高端医疗器械产业化；中科太赫兹科技公司成功研制主动式太赫兹毫米级人体成像安检仪，已拿到首批市场订单。二是推动聚变能源相关科技成果转化应用。将超导磁体、大功率电源、低温工程、微波加热、真空处理、焊接绝缘、第一壁材料、等离子体控制与约束等方面的科技成果应用于高新技术领域。三是推动产学研合作攻关。利用聚变能源研究科技成果，协助西部超导、武汉烯王，浙江久立、上海电气、安徽应流、长鑫存储等多家企业攻克关键技术难题，如与长鑫存储联合开展核心技术攻关，解决我国芯片领域技术难题；与中国商飞联合攻关商用飞机液氢超导先进动力系统等，助力国家航空产业关键技术和产业发展能级“双突破”。

二、聚变能源科技创新与新兴产业融合发展的问题分析

（一）缺乏专项战略部署和顶层设计

为抢占核聚变能源科技研发和产业化制高点，发达国家相继出台多项扶持政策法案，如针对核聚变能源领域，美国发布数十份政策文件并于2022年制定了《商业聚变能源十年发展规划》，计划建设首个核聚变发电厂（武魏楠，2023）。日本制定聚变商用发展战略和相关发展政策，韩国发布《聚变能发展与促进法案》。2021年中央经济工作会议就已提出“要深入推动能源革命，加快建设能源强国”，但能源强国战略尚未纳入核聚变产业化议题（张军 等，2023）。安徽省在“十四五”发展规划和相关综合性文件中虽有涉及两个领域发展的相关内容，但未出台专项规划和扶持政策来进行前瞻性布局和系统性推进。

（二）关键核心技术面临挑战

国际竞争方面：底层技术或前沿性、颠覆性的技术和理论研究将决定聚变能技术长期竞争的成败。尽管目前我国在聚变能源领域的多项技术竞争中处于第一梯队，但还存在众多关键技术难题，如聚变能源氚燃料循环与安全等还需加大攻关力度。同时在部分方向上的工业基础和制造能力等相对薄弱，比如在芯片制成设备、核聚变等离子体控制系统与核心算法等方面主要依赖于进口，存在被低端锁定的风险。

国内竞争方面：尽管安徽在聚变能源领域集聚了众多核心企业，但在上下游配套企业布局上存在“断层”现象，比如在超导质子治疗系统原材料等产业配套方面主要依赖外省单位，制约了省内企业关键技术攻关的时效性。同时，伴随着国内竞争日益激烈，不可避免地面临着与省外其他同类研发平台争夺有限资源、人才等难题。

本省发展方面：当前聚变能源技术产业中的企业总体而言体量不够大，企业本身能用于原创性研究的条件保障不够，其核心技术突破以及原始创新能力还主要依托某个科研院所的某个科研团队，持续创新造血能力不足。

（三）人才质量、结构和数量难以满足发展需求

一是高端人才紧缺。从核聚变领域高端研发人才看，伴随着安徽省大科学装置集聚建设，需要更多的高端人才领衔担纲重大科研任务。二是工程化人才紧缺。将聚变能源研发的成果转化为现实生产力，需要大量的卓越工程师和工程技术人员，且这类人才是科技成果能否转化的关键所在。从对中科离子装备公司调研的情况看，从事工程开发的人员不到1/5，同时缺少从事系统运维服务的技术人员。三是企业家人才紧缺。安徽省聚变能源领域新创办的科技型企业绝大多数都是由科技人员领衔创办，既要从事科研，又要顾及企业管理，难以适应市场竞争和企业发展的需要。企业家是整合各类创新资源的灵魂级人物，新创办的科技型企业亟须引育一大批懂科技、懂产业、懂资本、懂市场、懂管理的复合型人才。

（四）企业产业培育发展缓慢

一是企业数量偏少。从聚变能源领域看，在安徽直接以该领域科技成果自主创办的企业仅为18家，且分布在十几个细分领域。国际科技企业发展经验表明，只有同类企业数量达到一定程度，才能产生集聚效应和“技术涌现”现象，才能产生颠覆性技术。二是缺乏大型科技企业介入来推动产业快速发展。核聚变能领域产业化与其他领域有很大差别，具有耗资多、周期长、不确定性大等众多复杂特征，国外推进未来产业发展多由有实力的大型科技公司主导，如美国以IBM、谷歌等为代表的科技公司持续推动量子信息产业的发展。三是缺乏大规模应用场景。应用场景是新赛道科技成果得以转化的重要环节。安徽超导质子医疗设备等寻找应用场景十分困难，制约了产品迭代和产业化。

（五）投融资支撑力度不足

一是风险投资支撑力度不够。目前风险投资的投资期一般为3～6年，侧重投资“短平快”项目，尽快获得收益并退出。聚变能源领域的初创企业，属于前沿领域的前沿，需要长周期持续投入。二是大科学装置利用金融支持不够。核聚变能科技创新和产业发展，需要大量的资金投入，单靠政府投入难以解决资金需求，在引入社会资本投入的同时，应积极寻求金融资金支持。目前，此方面还亟待破题。

（六）体制机制有障碍

核聚变能源领域的成果转化主要依托国家大院大所，目前成果转化主要以转让许可的方式进行。从现实情况来看，聚变能源领域的科技成果专业性极强，多以原创性成果为主，在成果转化中需要研发人员与企业长期合作进行技术开发，才能更有效地将成果转化落地。如果仅仅以转让许可的方式转化科技成果，将使承接企业缺乏技术依托和人才支撑，导致成果转化质量偏低，转化效率不高。

三、推进聚变能源科技创新与新兴产业融合发展的路径

为应对国内外激烈竞争，针对调研中发现的主要问题，在促进科技、产业、金融与人才深度融合，加强高层次人才队伍建设，打造聚变能源科技创新与新兴产业融合发展的生态系统方面提出以下建议。

（一）强化顶层设计和有组织推进

制定推进聚变能源科技创新与新兴产业融合发展的专项行动方案和专门政策，明确发展方向、发展目标、重点任务、保障措施等。分别建立省级层面的领导小组，定期召开会议研究协调重大问题。分别建立省市相结合、相关主体参与的工作推进专班，具体协调推进重大平台建设、关键人才引育、重大任务实施、重大科技成果转化、科技金融融合等相关工作。

（二）强化关键核心技术攻关

安徽聚变能源研究应瞄准“世界领跑”目标，凝练重大科技问题，构建以目标为导向的攻关机制，积极争取将重大科技问题列入国家重大科技计划，省级层面设立重大科技专项，给予定向支持，重大科技专项项目实施实行项目经理人制，赋予项目经理人科研决策、团队组建、经费分配等自主权。围绕科技成果转化及产业化，以市场需求和产品开发为导向，以企业为创新主体，凝练重大产业技术攻关难题，采取政府资金引导、企业投入为主、社会资本参与的政产学研用金密切结合的攻关机制。

（三）强化人才引育

一是加大高端人才引育。从安徽核聚变能领域发展过程看，引育国外顶尖人才是实现高水平科技自立自强的重要捷径。打造科技创新高地，必须把引进国外顶尖人才作为重点。对引进的国外顶尖人才实行按需求配置资源，支持经费不设政策上限。加快对院士、“杰青”等高端人才的培养，有组织甄选一批优秀青年人才，在项目承担、平台担纲、经费保障等方面给予重点支持。

二是加大工程化人才引育。支持企业引进卓越工程师，对引进“卡脖子”技术难题亟需的工程技术人员，省市财政给予用人单位一定的薪酬资助。加大工程博士培养力度，支持中国科学技术大学等高校争创国家卓越工程师创新研究院，完善企业与高校联合培养机制。

三是加大企业家人才引育。支持聚变能源领域核心企业面向国内外引进职业经理人。依托中国科学技术大学科技商学院，培养一批懂科技、懂产业、懂资本、懂市场、懂管理的复合型人才。

（四）强化企业产业培育

一是引进大型科技企业嫁接创新。组织有意愿的核心企业与国内头部大型科技企业进行对接，寻求多种方式的合作，推进核心企业快速做大做强。

二是加大招才引智、招商引资力度。依托“科大硅谷”平台，大力引进上中下游科技初创期企业。加快规划建设聚变能源产业科技园，支持科技人员创新创业，推动产业集群化发展，放大产业集聚效应。

三是深度挖掘应用场景。根据安徽聚变能源产业发展和行业应用的特点，开发和推广一批典型产品及应用场景试点示范。支持聚变关键技术在国防、医疗、航空航天等领域的拓展应用，探索解决裂变高反射性废料处理、海水淡化、空间推进等关键技术难题，形成以安徽为核心、辐射带动全国的聚变产业发展格局。

（五）强化多元化投入支持体系

开展多元化资金筹集，探索企业和金融机构参与研发的新机制，特别是利用好国家开发银行长期低息贷款等政策性、开发性金融工具。设立长周期聚变能源专项基金，“投早、投小、投硬科技”。利用好科技创新基金丛林，放大财政资金的杠杆效应，带动社会资本投资聚变能源领域。逐步完善基金政策，建立覆盖全生命周期的基金体系，推动产出更多“沿途下蛋”成果。

（六）优化体制机制

建立企业高校院所高端科研人员的循环流动机制，借鉴美国硅谷高校科研人员跟企业技术高管或创业者角色的自由切换与循环流动机制，推动产学研深度融合。成立聚变能源省产业创新研究院，建设技术转移、试验验证、中试孵化、成果对接交易、投融资服务等创新平台，支持省产业创新研究院加强与高校、科研机构、企业对接合作，打通科研人员成果转化通道，加快开展科技成果中试孵化和工程化开发，孵化培育科技型企业。建立市场化导向的联合攻关机制，主导形成“企业出题—政府引导—高校及科研院所答题—企业验收”的创新闭环，加速创新链、产业链融合贯通。以创新平台为抓手，串珠为链，形成创新链、产业链、资金链、人才链深度融合的全链条发展路径。