「核融合」成發電趨勢！美國研發便宜又安全的「小型核電廠」
本文授权转载自《创新拿铁》原文标题：你知道什么是「小型核 电厂」吗？这家美国新创要仿效太阳，开发出便宜又安全的核能！）
本文 3 大重点：1. 创办一年就获奖，更成功加入矽谷最著名的创业加速器。2. 核融合能够产生安全又干净的能源。3. 几乎每年推出新原型，生产出最便宜的能源。
最近因为有政治人物提议「每县市设小型核电厂」，很多人又开始了「核能」的讨论。什么是「小型核电厂」？它安全吗？美国的新创公司 Helion Energy 就是专注在这方面的新创公司，它们认为「核融合」将成为未来能源最重要的来源之一。
1. 创办一年就获奖，更成功加入矽谷最著名的创业加速器
Helion Energy 是一家总部位于美国华盛顿州的新创公司。它的联合创办人 David Kirtley、Chris Pihl、George Votroubek、和 John Slough 在创办 Helion Energy 前都在 MSNW 上班。MSNW 也位于华盛顿州，成立于 2004 年，专注于开发和研究「磁局限融合」 (Magnetic Confinement Fusion) 和高能量物理 (High-Energy Physics) 领域的相关技术。
Helion Energy 联合创办人与技术长 Chris Pihl（左）和联合创办人与执行长 David Kirtley（右） （图片撷取：Contrary Research）
在创办 Helion Energy 之前，四位联合创始人彼此积累了 30 年的核能经验，以及航空、航天工程和天体物理学领域的各种硕士和博士学位。 在 2010 年左右，他们四位就注意到用核融合将能提供人类更为清洁、可持续的能源于是就决定要专注于它的研究。一直到了 2013 年，他们觉得时机成熟了，就正式成立了 Helion Energy。
公司成立后，马上得到了科学界的关注，让它们在成立当年就能入围 2013 年美国清洁能源发电 (National CleanTech Open Energy Generation) 竞赛。在 2014 年，Helion Energy 更成功加入矽谷知名创业加速器 Y Combinator，而当时执行长 Sam Altman 正开始专注「硬科技」(Hard Tech)，特别是核能发电的新创。
从 Y Combinator「毕业」后，Helion Energy 获得了 150 万美元的种子资金。它们接下来的目标就是在三年内用核融合中产生「能量」，而当时一般科学家都认为这需要数十年才能达成的目标。
Helion Energy 和其他研究核融合的研究室最大的分别是，它们使用的「反应堆」(Nuclear Reactor) 要小得多（所以是「小型核电厂」）。因此成本相比动辄超过 500 亿美元的发电站，Helion Energy 希望只花几千万美元，就能产生 50 兆瓦的电力，足以为约 40,000 个美国家庭供电。
2. 核融合能够产生安全又干净的能源
但是，核融合是什么？它和一般我们认知的核电厂有什么分别？
相信大家一定看过电影《钢铁人》，在钢铁人盔甲中那颗圆形的「发电装置」就是设定采用核融合技术在运行的。它小小的一颗，却能够产生足够的电力来维持钢铁人盔甲的运作，可以说是最理想的「小型核电厂」。
现实中，太阳就是最大的核融合发电厂。它源源不绝的为我们提供了光和热，而看来又没有一直需要新的「燃料」正是启发了科学家们研究核融合最大的动力。
太阳启发了核融合研究 （图片撷取：Flickr）
而且，核融合和目前的核电厂相比有很多的优势。核电厂是使用核分裂产生能量，即是透过将重核（如铀、钸等）的原子核分裂成两个较轻的核，在过程中同时释放大量能量来达到发电的目的。
核融合就正好相反，它会将轻元素（通常是氢同位素）的原子核合并成更重的核，借此释放出巨大的能量来发电。由于核融合的产物主要是氦，不会产生放射性核废料，所以比起核分裂对环境更好。另外，在核融合过程中，反应堆不会因失控而导致爆炸，所以它更加安全。
另外，最吸引投资人的是核融合所需要的燃料都非常丰富，不易耗尽。例如，Helion Energy 使用的原料为「重水」(Heavy Water：水分子中氢原子的同位元素被氘所取代）可以轻易的从海水中提炼。透过核融合，一加仑的海水就能产生出 300 加仑汽油所提供的能量。
Helion Energy 用来发电的另一种原料为 Helion（所以才叫 Helion Energy）虽然在地球上不常见，但是在月球表面上有 110 万公吨的 Helion。 而只要 25 公吨的 Helion 在核融合后就能产生出足够美国用一整年的电力。因此，在地球的资源用尽后，还有到月球去开采这个选项。
当然，核融合是一个很好的发电选项，最重要的是因为它比化石能源能产生更多的能量，所以能提供更多的电力。
3. 几乎每年推出新原型，生产出最便宜的能源
因为 Helion Energy 非常清楚核融合的可能性，所以它们一开始就卯足全力进行研发。从 2014 年开始，它们几乎每年都会发布一个改良的原型反应堆。在 2022 年，代号 Trenta 的第 6 代原型总算能被加热到华氏 1 亿度这个在地球上产生核融合的要求温度，是第一个达到此目标的私人反应堆。
Helion Energy 的反应堆 （图片撷取：Contrary Research）
太阳中心的温度为摄氏 1500 万度（约华氏 2732 万度），引力则是地球表面的 28 倍。 强大的引力加上高温，才能导致原子加速碰撞，造成核融合。由于在地球上无法复制太阳中心的引力，因此需要更高的温度（华氏 1 亿度）才能引发核融合。
为了要持续这样的研究，Helion Energy 需要非常多的资金。因此，除了 2014 年获得的 150 万美元，它们又分别进行了 5 轮募资。其中最受瞩目的是它们在 2021 年进行的 E 轮募资，因为这次的主要投资者是 OpenAI 的创办人，也是在 2014 年提供种子资金的 Y Combinator 当时的执行长 Sam Altman。
Sam 这次投资了 3.75 亿美元在 Helion Energy，而整个 E 轮总共募得的资金是 5 亿美元。在完成 E 轮募资前，Helion Energy 的估值为 25 亿美元，E 轮获得的资金将用来建造第 8 代原型反应堆。
当 Helion Energy 正式开始生产电能时，它们首要的客户将是大量用电的数据中心或工厂。Helion Energy 觉得在这些场所附近建立小型核电厂将让客户们获得稳定的供电，这会是极大的诱因。
另外，Helion Energy 也打算和目前的电力供应商合作，直接为大众电网提供电力。因为 Helion Energy 相信它能够以每兆瓦时 (mWh) 10 美元的价格供电，比现今最便宜的再生能源再便宜 50%。所以，对电力供应商来说是最好的选项。
Helion Energy 的团队 （图片撷取：Contrary Research）
用电一直被视为是破坏环境的主因，而目前的核能发电又让人有很多的疑虑。如果 Helion Energy 真的能够将「核融合」商业化，那我们就可以使用便宜、干净、安全又源源不绝的能源。难怪创投家们都愿意在这个行业投入巨大的赌注！
参考资料：
1. Fusion Is About To Become A Must-Have Investment, DOE Official Says
2. Fusion energy industry preps policymakers for ‘one of the biggest technological game-changers’ ever
3. The future of fusion energy
4. OpenAI CEO Sam Altman’s Biggest Investment: $375M in Nuclear Fusion
5. Helion Raises $500 Million, Targets 2024 for Demonstrating Net Electricity from Fusion
6. Helion Energy
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