核聚变的“网红”进阶史
核聚变的挑战是可以克服的，但它需要严格的管理、数十年的研究、大量的资金。
文 | 魏然
2023年以来最为火爆的科技圈新闻一定是OpenAI公司的ChatGPT。不过鲜有人知的是，OpenAI公司的首席执行官Sam Altman还是硅谷地区知名的投资人。
在ChatGPT获得巨大成功之后，Sam Altman准备把职业生涯的下一步押注在更具挑战性的地方——一家名为Helion Energy Inc.的核聚变初创公司。
谜一般的前景
尽管名为初创公司，但实际上总部位于华盛顿州埃弗雷特的Helion Energy，已经有着10年的历史了。
就在今年5月，Helion Energy宣布将会在2028年之前建成世界上第一座聚变发电厂。 而且他们已经为自己的核聚变电力找到了第一个客户——软件巨头微软。双方已经签订了电力购买协议。Helion Energy预计核聚变电厂投产后将在1年内实现至少50MW的发电能力。
对于一个大型发电厂来说，50MW的装机容量很小。但是核聚变发电厂如果真的可以实现商业化运营，意味着人类可以获得稳定的无碳电力，不再需要面对风光发电的间歇性挑战，也不需要担心核裂变发电带来的辐射风险。
Helion Energy足以让全世界震惊。因为仅仅就在半年之前的2022年12月，美国加利福尼亚劳伦斯-利弗莫尔国家实验室才宣布，在该实验室一次核聚变实验中，核聚变反应产生的能量超过所消耗的能量。
长期以来聚变反应总是无法实现净能量增加，即消耗能量总是超过反应产生的能量。
劳伦斯-利弗莫尔国家实验室此次成功的核聚变实验，是人类历史上第一次实现净能量核聚变反应。
与Helion Energy相比，其他的核聚变初创公司的目标大多是在2030年代初期开始运营发电厂。即便如此，许多科学家和观察家们都认为过于乐观了。
Helion Energy首席商务官斯科特·克里西洛夫（Scott Krisiloff）表示，Helion 目前正在开发第七个原型机 Polaris，预计将于2024年完成，并将成为第一个通过聚变产生电力的原型机。
迄今为止，Helion已开发并测试了六种原型机。该公司于2021年宣布，最新的Trenta原型机温度达到了1亿多摄氏度，成为第一家公开透露其已达到商业工厂所需温度的私营公司。
提倡使用核能的政策研究组织Good Energy Collective的执行董事杰西卡·洛夫林（Jessica Lovering）表示，除非Helio Energyn取得了重大进展，否则该公司仍然面临着一系列非常困难的技术任务。
这包括实现净能量增加，并将该能源转化为可以流入电网的稳定、廉价电力。
此前劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的成功试验，所产生的净能量距离发电还十分遥远。甚至在实验过程中，高于预期的能量产量损坏了实验装置中的一些诊断设备，使人怀疑点火是否真的已经实现。
而且，即便点火确实成功了，但该实验并未实现所谓的“工程增益”。简单来说，不能只考虑单一的能量输入和输出，还需要考虑为了实现能量增加，所配套的设备等能量。
实现这一点对于核聚变的商业化应用至关重要。而且现在半年多过去了劳伦斯-利弗莫尔国家实验室依然还没有能够重复这一成功实验。
商业圣杯
尽管技术未来并不明朗，但是对于投资人们来说，核聚变似乎是门不错的生意。Helion Energy超5亿多美元的募资甚至算是比较低的水平。
“核聚变就是圣杯。”Salesforce Inc.的首席执行官贝尼奥夫先生表示，“它是神话中的独角兽。”贝尼奥夫投资了Commonwealth Fusion Systems公司。
Commonwealth Fusion Systems是美国一家以商业核聚变为目标的能源公司，由MIT麻省理工创立，获得了比尔盖茨、谷歌等名人、企业的投资，该公司现在募集了约20亿美元的资金，计划在美国建立一座聚变反应堆SPARC，占地将近47亩，预期在2030年代初期实现商业核聚变发电。
贝尼奥夫表示，他是被Sun Microsystems联合创始人维诺德·科斯拉（Vinod Khosla）说服后投资核聚变的。维诺德·科斯拉是核聚变领域早期的商业投资者，在此之前，支持核聚变技术的资金一般来自学术界和国家实验室。
科斯拉认为核聚变应该多种技术齐头并进，并正在投资另一家公司Realta Fusion。该公司是威斯康星大学麦迪逊分校的衍生公司。“即使众多技术路线中，只有其中之一能够发挥作用，在我看来都会对地球有益。”
作为一名投资者，科斯拉如此评价对于核聚变的投资：“在财务上，要么你损失一倍的钱，要么你可以赚一千倍的钱。”
非盈利研究组织能源期货倡议的首席执行官、前美国能源部长欧内斯特·莫尼兹认为，在2030年之前，至少会有1到2家企业展现出核聚变商业化的可能性。
全球热潮
不是只有美国人对核聚变十分热衷。
6月22日，德国政府宣布了推动国内核聚变发展研究的计划草案。科学部长贝蒂娜·斯塔克-瓦青格表示，根据该提案，德国将支持目前正在开发的所有有前途的聚变技术，包括最近在美国取得突破但在欧洲尚未得到广泛研究的激光技术路线。
另一种使用强力磁铁的技术路线已经得到了位于德国北部小镇格赖夫斯瓦尔德的 Wendelstein 7-X 研究反应堆和法国南部的国际热核实验反应堆（ITER）的大力支持。
斯塔克-瓦辛格在柏林对记者表示：“我们希望解决磁核聚变和激光核聚变问题。”他补充说，该计划将“大幅”增加德国目前每年为此类研究提供的1.49亿欧元（1.63 亿美元）资金。
德国初创公司Proxima Fusion正在开创革命性的仿星核反应堆，并雄心勃勃地计划到2030年代建造一座聚变发电厂。
Proxima Fusion是马克斯·普朗克物理研究所的子公司，已筹集700万欧元用于开发创新的高性能仿星器，即磁约束聚变装置。
该初创公司的仿星器以世界上最先进的仿星器Wendelstein 7-X (W7-X)的成功为基础，为聚变发电厂提供了引人注目的功能，例如稳态运行和改进的热管理。这个雄心勃勃的项目旨在克服仿星器的历史性挑战，例如高温下等离子体约束不佳和结构公差，并将聚变能推向商业前沿。
世界上最著名的核聚变研究装置——国际热核聚变实验堆（ITER）的巨型核聚变发电项目就在法国南部。
ITER项目正式启动于2006年，参与其中的各国际合作方（包括欧盟、美国、日本、俄罗斯、印度等）同意筹集约50亿欧元（当时约63亿美元）的资金，以十年为期，计划2016年投入运行。不过目前来看，ITER的运行要晚于最初的计划。
中国在核聚变的研究领域也有所建树。2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，对探索未来的聚变堆前沿物理问题，提升核聚变能源经济性、可行性，加快实现聚变发电具有重要意义。
此外，电动汽车公司蔚来先后在2022年和2023年投资了核聚变公司能量奇点和Neo Fusion。
冷思考
从2020年全球开启“双碳”热潮之后，核聚变一下子变得炙手可热。大家将其视为人类未来终极能源解决方案。随之而来的就是大笔资金流入。
根据2022年的一份报告，共有超过47亿美元注入了核聚变初创企业。
自20世纪50年代以来，科学家们一直在研究核聚变。但人们认为建造一座实际发电厂不仅成本高昂，而且前景渺茫。在失败情绪的蔓延下，核聚变领域出现了个经典笑话：“核聚变的成功是什么时候？永远都是在30年之后。”
普林斯顿大学研究人员表示，一座1000兆瓦（100万千瓦）核聚变发电站的造价可能在27亿美元到97亿美元之间。按照科学家弗兰克·劳金的计算，一座发电装机容量为2000至3000兆瓦的核聚变商业发电厂，成本约为110亿美元。
2021年，汇集了欧洲大陆领先聚变研究机构的组织EuroFusion的首席执行官托尼·多内（Tony Donné）告诉《自然》杂志，“私营公司表示他们将在十年内商业化运行核聚变。但这只是为了吸引资助者。”
豪言壮语是发不出电的。无论企业多么有雄心，核聚变依然更多是一项科学实验，尚未进入工程建设的阶段。只有当核聚变技术在实验室里稳定、持续、安全的运行，才到了考虑大规模发电的时间。
作为核聚变的兄弟，核电的早期历史是乐观的——人们宣称这项技术将会进步并能够满足我们对不断增长的能源的需求。但遗憾的是，一系列事故让这一梦想最终失败。
如今，快要到了聚变发电即将登上舞台的时候。它还会重蹈覆辙么？
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