每天制造微小燃料：从产业角度解读激光核聚变的靶制造

谈到激光核聚变发电厂，人们的目光往往集中在庞大的激光装置。然而，每次重复运转都要供应的微小燃料靶，也有一套独立的制造业课题。精密制作一颗，与持续大量交付符合质量要求的产品，并不相同。

本文以美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）与大阪大学的研究为线索，解读串联靶制造、检验与搬送的工作。若想先了解整体方式，可阅读激光核聚变基础解说。

• 靶是容纳燃料的精密零组件或结构；设计方式不同，所需形状与工艺也不同。
• 评估量产时，不只要看加工速度，也要纳入检验、良率、低温处理与供应至反应堆的流程。
• 3D制造已有实验成果，但不代表符合发电厂质量与生产速度要求的量产技术已经完成。

靶是容纳燃料、供激光压缩与加热的结构。在 NIF 典型的间接驱动方式中，装有燃料的胶囊被置于称为黑腔的容器内，与激光直接照射胶囊的方式构成不同。LLNL 也介绍了以非破坏方式检查靶材料与零件、确认是否符合要求的流程。NIF 的靶介绍

关键在于：尺寸小，不代表只是简单的耗材。需要控制形状、表面与组装状态，才能达到设计方要求的性能。供应价值不只在成形或镀膜这一段，而是延伸至能用检验证明质量的整个范围。

日本也有相关制造研究基础。大阪大学激光科学研究所的靶工厂，开发并提供高能量密度科学实验所需的各种靶。不过，网站列出的靶并不全是发电反应堆用的燃料产品。必须区分研究用途与未来量产用途。大阪大学靶工厂

LLNL 的 LIFT 将惯性核聚变能源用靶的制造能力列为研究课题：以每座发电厂每日约100万颗、单价低于50美分为目标。这不是目前的订单数量或市场价格，而是假设未来发电厂需求所设定的开发参考值。反应堆设计不同，要求也会改变。LIFT 的靶制造研究

在研究工作中，配合有限的实验机会制作特殊靶，自有其价值。供应发电厂时，则必须同时满足反复取得相同质量与降低制造费用的要求。即使某次实验精挑细选出的一颗表现优异，也不能只凭这一点了解整座工厂的供应能力。

以下是编辑部的商业分析。检视工艺时，除了单台机器的加工时间，也应纳入换线设定、等待检验、返工与设备检查。代表合格品比例的「良率」一旦下降，每交付一颗合格品所耗用的材料与时间就会增加。讨论单价时，与其只问制造了几颗，不如从符合条件、实际交付了几颗开始，会更具体。

LLNL 在2025年4、5月号技术解说中，介绍了以双光子聚合这种精微光固化制造技术制成胶囊，并用于 NIF 实验的过程。最早的实验是2024年3月与5月进行的直接驱动测试，并非本次才首次公布的成果。LLNL 的3D制造研究解说

这种方式的吸引力，在于更容易探索传统制法难以制作的内部结构与形状。但同一篇解说也指出，制造接缝可能造成缺陷，而且目前尚未达到传统胶囊的质量，以及发电厂所需的制造速度。包括平行制造在内的改善仍处研究阶段。

因此，现在就下结论说「已经可以用3D打印机量产核聚变燃料」，仍嫌过早。可供实验使用的试作品、目标物理性能、生产速度与量产费用，是不同的评估项目。对设备制造商而言，与其只证明能制造，更有价值的提案是说明能减少哪些缺陷、如何探测，以及怎样在不降低质量的情况下缩短流程。

LLNL 介绍的靶制造改善，不只包括组装自动化，也包括表面图像采集与低温泄漏测试的自动化。官方解说列有过去减少工时的案例，但不能把它当成目前发电反应堆用靶的量产速度。NIF 制造与检验流程

规划生产线时，即使加工设备很快，若后续判定跟不上，出货量仍不会增加。反之，若略过检验、只追求数量，可能导致使用端的不良品问题或运转中断。需要把检验设备、影像处理、搬送，以及将结果与产品连接的信息管理，一并设计。

有意参与的企业首先应确认：「什么情况算不良？」「能测量到什么程度？」「判定需要几秒？」应与接收方商定哪些项目逐件检查，哪些项目另以试片等方式确认工艺稳定性。从提出测量值，到能根据该数值决定接受或拒收，中间仍有工作要做。这些是规划量产的实践问题，不是某个研究所的个别采购规格。

LIFT 也将靶送入反应堆时承受热与加速、掌握其轨迹并与激光对准，列为开发课题。即使制造时形状合格，若抵达使用位置前状态改变，仍可能无法发挥所需性能。

大阪大学的激光核聚变系统研究，除了极低温靶制造，也以燃料注入装置与光学设备等为研究对象。制造与供应在这里同样是相连的课题。大阪大学研究介绍

企业分工时，制造胶囊、执行检验与制造搬送设备的公司之间，责任界线十分重要。交付时应处于什么状态？交付后的温度、污染与破损由谁管理？除了单一零件合格，也应决定串联工艺测试要确认哪些事项。未来连续运转的适用性，与目前单次测试的适用性，最好能分开说明。

进入这个领域，不只有整套燃料靶供应一条路。精微加工、镀膜、非接触检验、洁净搬送、低温设备与工艺资料管理，都可能把企业技术对应到特定问题。但研究上的需求，不代表订单或营收已有保证。

先把提案的交付成果分成三类，较容易展开讨论。试作品要说明对应形状与可用条件；检验要说明能找出的缺陷与测量极限；设备则要说明合格品供应速度与维护管理条件。将这些内容配合对方的开发阶段，从小规模评估测试开始，建立下一步判断所需的资料。

比较费用时，也必须统一单价涵盖范围：材料、加工、检验、筛选、包装与搬送，究竟包含哪些？燃料处理范围与安全管理责任也必须确认。不能把「一颗多少钱」的目标，直接当成自家产品的售价或利润率。

激光核聚变的产业化，一方面是制造强光的竞争，另一方面也是建立持续交付符合质量要求之微小产品的机制。从最高性能的一颗，转向完成检验、可以供应的一颗。转换视角，便能看见制造业可提供的价值。