本文共字，预计阅读时间。

导读

作为核聚变能源商业化领域的先驱，Tokamak Energy（即托卡马克能源公司）正以革命性技术重塑未来能源格局。这家总部位于英国牛津的科技企业，凭借其独创的球形托卡马克装置与高温超导（HTS）磁体技术的双重突破，计划于2030年代实现商业化聚变发电站的并网运行。其技术革新不仅为清洁能源革命开辟新路径，更在医疗成像、粒子加速器、磁悬浮交通等领域展现出广阔应用前景。

【中国金融案例中心 文：齐稚平、谢彬彬 编辑：谢彬彬 】

Part 1 公司简介

1.1 公司概述

Tokamak Energy是一家致力于核聚变能源技术研发的前沿科技公司，成立于2009年，总部位于英国牛津。公司以创新的球形托卡马克设计为核心，结合高温超导磁体技术，旨在实现商业化核聚变发电，为全球能源危机提供可持续的解决方案。核聚变能源被誉为“终极能源”，因其燃料来源丰富（如氘和氚可从海水中提取）、无碳排放、安全性高等特点，被认为是未来能源的重要组成部分。与传统能源相比，核聚变能源不仅能够提供近乎无限的清洁能源，还能有效减少对化石燃料的依赖，从而缓解气候变化带来的严峻挑战。

Tokamak Energy的使命是通过技术创新，将核聚变能源从实验室推向商业化应用，从而彻底改变全球能源格局。公司愿景是成为全球核聚变能源领域的领导者，推动清洁、安全、高效的能源革命。凭借其独特的技术优势和战略布局，Tokamak Energy计划在2030年代实现商业化聚变发电站的并网运行，为全球能源转型提供强有力的技术支撑。此外，公司还致力于将核聚变技术应用于医疗、交通和工业等多个领域，推动相关产业的创新发展。

在技术研发方面，Tokamak Energy已取得多项突破性进展。其核心装置ST40球形托卡马克在2022年成功实现了1亿摄氏度的等离子体温度，成为私营企业中首个达到这一关键阈值的反应堆。这一里程碑式的成就不仅验证了球形托卡马克设计的可行性，也为后续的商业化应用奠定了坚实基础。同时，公司的高温超导磁体技术也在全球范围内处于领先地位，能够显著提升磁场强度并降低能耗，为核聚变反应的高效运行提供了重要保障。

此外，Tokamak Energy的技术突破离不开其强大的科研团队和广泛的国际合作。公司汇聚了来自全球顶尖科研机构的科学家和工程师，共同推动核聚变技术的研发与创新。此外，公司还与多国政府、科研机构和企业建立了紧密的合作关系，通过资源共享和技术交流，加速核聚变技术的商业化进程。

1.2团队介绍

Tokamak Energy的团队由一群核聚变领域的顶尖科学家和工程师组成，团队成员超过250人，博士占比达35%，涵盖等离子体物理、超导材料等12个前沿领域。公司创始人包括David Kingham和Mikhail Gryaznevich，两人均具有深厚的核聚变研究背景。

图1 Tokamak Energy创始人David Kingham（左）与Mikhail Gryaznevich（右）

（资料来源：公司官网）

公司联合创始人、执行副董事长David Kingham毕业于牛津大学，拥有物理学博士学位。在创立 Tokamak Energy之前，他曾在Culham Centre for Fusion Energy（CCFE）工作，参与了多个核聚变研究项目。Kingham对核聚变技术的商业化充满热情，认为球形托卡马克是实现这一目标的关键。他的丰富经验对公司发展具有重大推动作用，带领了Tokamak Energy完成了多轮融资，并与团队和投资者一起制定了一项雄心勃勃且可实现的商业计划，以推动创新并加速聚变能源使命的发展。

另一位联合创始人、首席科学家Mikhail Gryaznevich则是一位享誉国际的核聚变科学家，拥有苏联科学院等离子体物理学和核聚变博士学位，曾在俄罗斯库尔恰托夫研究所和英国CCFE工作。他在等离子体物理和托卡马克设计领域拥有丰富的经验，是球形托卡马克技术的先驱之一，兼任伦敦帝国理工学院的客座教授，也是《等离子体科学与技术期刊》和《开放等离子体物理学期刊》的编委会成员。

此外，Tokamak Energy董事长兼非执行董事Chris Martin、首席执行官Warrick Matthews分别拥有生物医药领域、航空工业领域的深厚经验，多个领域的知识经验融合，一同助力Tokamak Energy快速发展。

1.3 发展历程

2009年，Tokamak Energy从英国原子能管理局（UKAEA）衍生而出。成立初期，公司主要专注于球形托卡马克技术的研发，目标是证明其可行性和优势。

随着技术革新，Tokamak Energy也迎来了公司发展的几个重要里程碑：2015年，公司成功运行了ST25球形托卡马克装置，证明了球形托卡马克设计的可行性；2018年，公司实现了等离子体温度达到1500万摄氏度，这是核聚变反应的关键条件之一；2021年，公司启动了ST40装置，目标是实现1亿摄氏度的等离子体温度（太阳核心温度的6倍）；2022年，其ST40球形托卡马克装置首次达到了1亿摄氏度等离子体温度，成为私营企业中首个实现该阈值的反应堆；2023年，公司宣布与英国政府和多家能源公司合作，推进核聚变技术的商业化应用；2024年，ST40装置通过升级引入锂涂层技术，进一步提升性能稳定性，并计划于2027年完成设施升级。

作为欧洲获得总融资最多的核聚变初创企业，自2009年成立至2024年11月，Tokamak Energy累计筹集3.35亿美元资金，是欧洲第二大核聚变初创公司Marvel Fusion的3倍。其中，6000万美元来自英国和美国政府支持，2.75亿美元来自私人投资者，包括L&G Capital、Hans-Peter Wild博士和Winton Capital首席执行官David Harding等。融资的成功反映了市场对其商业模式、市场前景和行业布局的认可。

2024年12月5日，Tokamak Energy再度获得融资，总额5200万美元，由美国能源部和英国能源安全部共同提供，旨在升级该公司的ST40实验性聚变设施。此次升级的一个重要创新是将在ST40装置的内壁涂上锂元素涂层，这有望显著提高反应堆的性能和稳定性。项目将于2025年启动，为期五年，升级后的设施预计将于2027年投入运营。值得注意的是，这项合作的意义不止于技术创新，它还将推动国际科研合作的深入发展。根据协议，美英两国的大学和国家实验室的研究人员都能从ST40托卡马克装置的研究中受益，这种开放共享的态度将有助于加速聚变能源技术的突破。

Part 2 商业模式

2.1 市场背景：核聚变产业规模持续扩大

截至2024年底，全球核聚变产业总融资额已超过71亿美元（较2023年增长14.5%），其中2024年单年融资达9亿美元。民营企业融资占比约50%，政府投资增速显著（2024年公共资金达4.26亿美元，同比增57%），美国、德国、英国等通过“里程碑计划”“聚变2040”等政策直接注资民营企业。

在技术路线上，产业呈现多元化竞争格局。大约80%的民营公司采取磁约束和相关技术，例如Tokamak Energy的球形托卡马克、Commonwealth Fusion的高温超导磁体托卡马克，此外还有惯性约束（如美国NIF激光点火）、场反位形（如TAE Technologies）、氢硼聚变等技术并行发展。在区域竞争上，美国公司占主导地位，中国通过参与国际热核聚变实验堆（ITER）项目、欧洲通过推动“聚变未来”计划也陆续投入该产业竞争。

值得关注的是，约有89%的核聚变公司预计在2030年代末接入电网，70%的企业目标是2035年前。在这过程中，产业链和成本的优化、技术瓶颈的突破是实现并网目标的关键挑战。

2.2 核心技术

• 紧凑型球形托卡马克技术

与传统托卡马克的环形设计相比，球形托卡马克（如ST40）具有更小的宽高比和更紧凑的几何结构。这种设计通过增强磁场效率，使等离子体约束能力提升30%以上，能大幅降低工程的成本与复杂度。Tokamak Energy的ST40装置，在2022年达到了满足商业聚变阈值的1亿摄氏度等离子体温度，并在英美两国能源部的投资下，2024年底启动了ST40锂涂层技术创新项目，旨在提升等离子体稳定性。

• 高温超导磁体技术

Tokamak Energy是该技术领域的领导者。其子公司TE Magnetics专注于开发稀土钡铜氧化物（REBCO）超导材料，通过多层缠绕能产生比传统超导体高的磁场温度，支持在20-30K温度下运行，能在有效提升磁场强度的同时大幅降低能耗（比传统铜线圈低90%）。经过多年的技术研发，2023年Tokamak Energy已在其Demo4设施中建造了全球首套新一代高温超导磁体。

据统计，Tokamak Energy已累计申请800余件专利，拥有330件有效专利，覆盖热核反应堆、超导磁体等120余个技术主题，同时正通过机器学习等AI技术赋能专利研发。

2.3 商业化路径

截至目前，Tokamak Energy尚未实现盈利，运营资金主要依靠融资以及政府支持。根据其2023年财务数据，公司在当年亏损320万英镑，收入仅7.6万英镑。然而随着项目的研发深入，公司有望在未来获得稳定盈利，其商业化路径可分为短期技术变现与长期聚变发电两阶段。

短期技术变现，即Tokamak Energy高温超导磁场技术的应用。该技术可在多个领域实现商业化，包括科学仪器、医疗成像（如核磁共振）、可再生能源存储、交通（磁悬浮列车、磁流体推进潜艇）等。美国和亚洲市场是其主要客群，例如公司已与日本古河电工（Furukawa Electric）等企业签订技术授权协议，通过技术授权、外包制造和知识产权许可模式，降低对自主生产的依赖，加速资金回笼，预计公司将在2025年后有显著收入。

长期聚变发电，即公司核聚变发电项目的突破。根据项目计划，公司将在2027年实现锂涂层技术的应用从而提升装置性能；2030年代初实现电网并网，建成ST-E1试验工厂，实现净电力输出200兆瓦；2034年目标建成500兆瓦级聚变工程，将发电成本降至50-70美元/兆瓦时，与天然气竞争，以此实现长期盈利。

Part 3 优势与挑战

3.1 竞争优势

• 技术积累与突破

相比传统托卡马克，Tokamak Energy的球形托卡马克设计能产生更高磁场强度（4.25特斯拉），能显著提升等离子体约束能力，降低创造成本；其ST40装置已实现1亿摄氏度的等离子体温度，是首个达此阈值的民营聚变反应堆。而其高温超导磁体技术也处于市场领先水平，能助力公司进一步推动目标的实现。

• 政府合作与资金实力

Tokamak Energy获英美两国政府的资金资助用于ST40内壁锂涂层创新项目的研发，同时总融资额超3.35亿美元，是欧洲地区资金最为充裕的民营聚变企业。在政策支持上，Tokamak Energy入选了美国能源部“里程碑计划”，参与聚变试验工厂设计，还参与了英国STEP项目--球形托卡马克能源生产计划。

• 专利布局与商业化路径

Tokamak Energy拥有77个系列约330项有效专利，覆盖HTS磁体稳定性（如导冷装置设计）、等离子体机器学习控制等领域，同时积极在包括中国市场在内的地区进行布局。公司商业化路径明晰，计划2030年代建成500兆瓦商业化聚变电站，模块化设计可为约8.5万户家庭供电。

• 国际合作及行业地位

通过与普林斯顿等离子体实验室、橡树岭国家实验室合作，Tokamak Energy可与这些科研机构共享ST40实验数据，进一步优化等离子体约束模型。同时，Tokamak Energy是行业内唯一拥有超10年托卡马克设计、建造和运营经验的民营企业，主导英美聚变战略伙伴关系，推动技术标准的制定。

3.2 面临挑战：技术瓶颈+材料困境+资金压力

Tokamak Energy所面临的挑战也是核聚变企业商业化进程中的共同难题。目前，市场上聚变技术路径多样，但各个路径均存在一定的短板。以Tokamak Energy的托卡马克技术为例，该技术面临等离子体稳定性风险，有可能在运行过程中因磁流体不稳定导致等离子体破裂，从而使装置内壁受到热冲击，引发材料损伤。同时，"三重乘积"，即等离子体温度、密度和约束时间的指标，是实现商业核聚变条件的进展的关键指标。目前Tokamak Energy的ST40装置在1亿摄氏度下能量约束时间约为毫秒级，需提升至百毫秒量级才能实现净能量增益。

工程化与材料挑战也是Tokamak Energy所面临的挑战之一。一是高温超导磁体的可靠性。虽然TE Magnetics开发的稀土钡铜氧（REBCO）带材已通过了多次循环测试，但其规模化生成的成本高达300美元/米。二是抗辐照材料的研发。现有的钨基复合材料在高辐射状态下易出现肿胀，氚滞留率高；对此Tokamak Energy正与橡树岭国家实验室合作研发纳米结构铁素体钢，目标将氚滞留率控制在0.1%以下。

此外，Tokamak Energy尚未实现盈利，同时项目研发的资金需求巨大，其商业化时间表也受政策、技术风险的影响较大，这些压力也其需要重视的严峻挑战。

Part 4 未来展望

在全球能源危机和气候变化的双重挑战下，核聚变技术已成为社会各界关注热点。而作为核聚变领域的创新者，Tokamak Energy的发展前景备受瞩目，有望为全球能源结构转型做出重要贡献。据麦肯锡全球研究院预测，若Tokamak Energy示范电站能按期投运，至2050年全球聚变能源装机容量有望达300 GW，将替代12%的基荷电力供应，每年可减少二氧化碳排放50亿吨（相当于当前全球航空业排放量的3倍）。这一进程不仅将重塑能源地缘政治，更有可能催生超万亿美元规模的新兴产业链，涵盖超导材料、等离子体工程与高精度制造等领域。

未来，Tokamak Energy将持续推动其核聚变技术的商业化进程，并进一步拓展其全球影响力。公司将专注于其高温超导磁体技术的商业化应用，并积极拓展国际市场，如在日本成立子公司Tokamak Energy KK，以加强其全球业务布局。此外，公司还计划通过技术创新，如升级其ST40聚变设施，进一步提升其技术竞争力。这些举措将有助于Tokamak Energy在全球核聚变能源市场中占据领先地位，并为实现可持续能源目标做出重要贡献。

[Source]

本文系未央网专栏作者发表，属作者个人观点，不代表网站观点，未经许可严禁转载，违者必究！

本文为作者授权未央网发表，属作者个人观点，不代表网站观点，未经许可严禁转载，违者必究！

本文版权归原作者所有，如有侵权，请联系删除。