作为新一代能源技术，在有望2040年代以后实现实用化的核聚变研究领域，中国的存在感正在提高。统计重要专利后发现，中国排在首位，高于美国（第2位）和日本（第4位）。核聚变有可能与可再生能源一起成为去碳化的王牌。到2022年底，美国在实用化方面取得巨大进展。围绕未来能源的国际竞争正日趋激烈。
核聚变将重现与太阳相同的反应，被称为“地上的太阳”。将氢原子核相互碰撞之际发生的能量用于发电。在理论上，1克燃料可产生相当于8吨石油的能量。
发电时不产生二氧化碳，只要停止燃料供应，反应就将停止，与核电相比，被认为安全方面的风险也低。再加上成为燃料的重氢和氚能从海水等生产，如果实现实用化，有可能彻底改变能源。
美国2022年12月宣布，通过实验首次实现产生的能量超过投入量的“净能量增益”。中日美等国参加的国际热核聚变实验反应堆计划（ITER）等国际项目也在取得进展。
日本调查公司Astamuse（位于东京千代田区）统计了在中日美欧等30个国家和地区申请的相关专利。针对2011～2022年9月公开的1133项，将可行性和权利剩余保护期等专利的竞争力转化为得分，排出了名次。
按申请的企业和研究机构的国籍来看，中国排在首位（申请件数也排在首位）。2015年以后大幅增加重要专利，超过了美国。在企业和研究机构等前20家组织的专利之中，中国科学院拥有的用于核聚变炉内壁的特殊陶瓷复合材料技术获得的评价最高。
照片由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室提供（reuters）
核聚变需要将很多技术结合起来才能实现，例如需要为了让聚变炉等零部件达到超高温也不损坏而加以冷却，或让原子核击中目标位置。中国的特点是，整个国家的专利在聚变炉等相同领域相互关联的情况很多，实用性高的专利较多。按组织来看，中国科学院排在第2位。
第2位是美国（申请件数也排在第2位）。在企业和机构排名的前20位以内，有最多的7家企业和机构进入。在初创企业等民间主导下推进技术开发。排在第12位的Helion Energy拥有通过核聚变反应高效获得电力的技术等专利。谷歌也排在第18位，正在针对提高核聚变反应速度的装置和构造展开研究。
美国截至2000年代在专利数等方面明显领先其他国家。近年来，中国迅速追赶。拜登政权为了推动民营企业的商用化，2022年9月推出实施5000万美元资金支援的方针，政府正在加强技术开发的支援体制。
日本排在第4位。浜松光子学株式会社（HAMAMATSU PHOTONICS）在企业和机构排名中排在第5位，丰田排在第7位。浜松光子学在美国去年底实现”净能量增益”的用激光照射氢原子核的技术方面具有优势。控制激光、提高核聚变不可或缺的能量密度的专利具有很强竞争力。丰田的全部13件相关专利均为与浜松光子学联合申请，正与浜松光子学合作推进研究。
日本经济新闻社对调查公司Astamuse有出资。中国在核聚变发电实证领域也走在前列
从专利申请趋势可以看出，在可能从根本上解决全球变暖问题的核聚变技术领域，起步较晚的中国正在迅速追赶上来。中国不仅与日美欧等国家一同参与了国际核聚变实验堆项目，而且在以发电实证为目的的开发计划方面走在了世界前列。
利用磁场封闭燃料
核聚变有多种方式，大致上分为两种，一种是利用磁场封闭燃料——氢气等离子体（电离气体）的“磁场方式”，另一种是利用激光等的作用封闭燃料的“惯性方式”。美国能源部旗下的研究所2022年12月发布“净能量增益”成果的是惯性方式的代表——激光核聚变实验设施。
但在实用化方面，磁场方式则遥遥领先。与此次美国研究所发布内容相当的成果，理论上已经在25前的1997年实现，当时日本的实验装置“JT-60U”在使用氘的实验中实现了同等的成果。磁场方式的核聚变的重点已经转移到以实现发电为目的的工程技术开发上。
目前正在法国建设的国际热核聚变实验堆（ITER）的核心部分（图片由ITER组织提供）
象征这一点的是日美欧俄韩中印7边合作在法国南部建设的国际热核聚变实验堆（ITER）。该项目将于2025年竣工，虽然不发电，但目标是在加热提供5万千瓦的能量后获得10倍即50万千瓦的热功率。
在ITER以外，影响力越来越大的是美国Commonwealth Fusion Systems (CFS) 、英国Tokamak Energy等核聚变初创企业。很多要打造跟ITER相同方式的小型反应堆，但很多专家认为：“现在处于开发高性能等离子等特定关键技术的阶段。很难想象小型反应堆比ITER领先”（日本庆应义塾大学访问教授冈野邦彦）。
中国目标是2030年代运行
ITER的参与国和地区利用通过国际项目获得的经验，分别致力于开发下一个发电装置，而但最积极的是中国。目标是2030年代开始运行规模比ITER大一圈、具有发电能力的原型堆“CFETR”。
1月初，ITER机构负责人Pietro Barabaschi对媒体表示，预计ITER的进度将以年为单位推迟。如果这样，与ITER进度联动的日本等国家的国内计划也只有推迟，让中国领先的可能性就会越来越大。
核聚变发电极有可能大幅改变能源状况。用1g重氢和氚燃料，可以产生跟燃烧8吨石油时同等的能源。资源量实际上也无穷无尽。
发电时不排放二氧化碳这一点跟核电一样，紧急情况下可以立即停止运行，因此安全性高。核电站产生的属于高水平放射性废弃物的东西在核聚变发电中不会产生也是优点。
日本在核聚变研究领域具有顶尖实力，甚至曾跟欧洲争夺ITER落户。日本内阁府的核聚变战略有识之士会议近期制定出新的核聚变开发计划，能否明确提出将原型堆开发等的进度提前？这要看日本绿色创新的认真程度。
本文来自微信公众号“日经中文网”（ID：rijingzhongwenwang），作者：吉川和辉。
