美國實驗室突破後 聚變行業突然炙手可熱——《華爾街日報》

該設施的靶艙中，192束激光輸送能量實現了核聚變點火。圖片來源：Cover Images/Zuma Press米歇爾·賓德鮑爾是南加州一家公司的首席執行官，該公司旨在通過核聚變創造近乎無限的能源，這一宏偉目標有時會讓一些潛在投資者覺得過於未來主義。

這一切在本週發生了改變。

“我們現在打電話就能立刻安排會面。之前有些人會説這太瘋狂了，不適合我，”聚變能源公司TAE Technologies的首席執行官賓德鮑爾説。該公司在過去幾年已籌集約12億美元，他表示本週收到了大量新的投資者諮詢。

對賓德鮑爾的公司及整個聚變行業具有轉折意義的事件，是勞倫斯利弗莫爾國家實驗室本週宣佈的一項期待已久的物理學突破。

美國能源部週二表示，該實驗室在12月5日通過受控聚變反應首次實現了淨能量增益，即產生的能量超過了輸入的能量。該實驗室耗資數十億美元的國家點火裝置研究人員十多年來一直在研究核聚變，利用激光創造使氫原子聚合並釋放大量無碳能量的條件。

“這感覺像是一個新時代的開始，核聚變的萊特兄弟時刻，”總部位於慕尼黑的初創公司Marvel Fusion的首席運營官海克·弗羅因德説道，該公司希望開發出具有商業可行性的核聚變發電技術。與美國國家點火裝置項目類似，Marvel也採用激光技術實現核聚變。

在本月取得突破之前，能源行業已掀起清潔技術和氣候投資熱潮，而核聚變企業現在有望爭奪更大份額的資金。總部位於華盛頓特區的行業組織核聚變工業協會表示，核聚變能源公司已獲得超過50億美元的私人融資，較一年前增長約一倍。

“我們正在形成一個基於核聚變的新興能源產業，”麻省理工學院主任、核聚變初創企業Commonwealth Fusion Systems創始人丹尼斯·懷特表示。該公司去年從比爾·蓋茨和老虎環球管理等投資者處籌集了18億美元。

這一發現引發的興奮被現實所沖淡：該技術的商業化即使不需要數十年，也還需要數年時間。科學家們必須掌握並完善複雜的工藝和系統，才能開始建造發電反應堆。

“我們還需要一段時間才能看到這項技術商業化，”美國能源部長詹妮弗·格蘭霍姆週二在華盛頓特區的新聞發佈會上表示。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室主任金·布迪爾稱，核聚變商業化可能需要數十年時間，但這一成就是必要的第一步，證明核聚變可以為發電廠提供能源。

“這是一次點燃一個膠囊的嘗試。要實現商業化的核聚變能源，還需要完成許多工作，”她説道。

布迪爾女士舉例説，國家點火裝置主要採用上世紀80年代的激光技術，這些技術需要現代化改造。同時，她指出，製造點燃燃料膠囊靶標的過程複雜且耗時，必須簡化才能輕鬆重複操作，從而每分鐘產生多次聚變點火反應。

加州突破研究所的核能與創新主任亞當·斯坦將這次成功實驗比作第一塊發電的光伏電池。

“在此之前有數百次失敗的嘗試，”斯坦先生説，“但在某個時刻，第一個成功的實驗跨越了臨界點，而這距離商業化太陽能發電廠仍有幾步之遙。”

當兩個輕原子核結合形成一個更重的原子核時，就會發生核聚變。這一過程釋放出巨大能量，不產生碳排放且放射性有限。聚變反應發生在稱為等離子體的物質狀態中——一種由離子和自由移動電子組成的帶電高温氣體——需要超過1億攝氏度的温度才能使原子核克服相互間的電斥力併發生碰撞。

各公司正在研發不同類型的聚變反應堆設計，但大多數依賴於通過強磁體限制等離子體實現聚變。

雖然國家實驗室的實驗使用激光實現所謂慣性約束，但磁約束項目被認為更有可能率先實現商業化。儘管尚未實現淨能量增益，但它們已實現更持續的高温聚變反應。這些磁體還可能具備其他商業應用價值，因此吸引了投資者關注。

“它能實現持續穩定的熱能輸出，未來更容易轉化為電力生產，”斯坦因先生表示。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室成功實驗參與者、等離子體物理學家譚米·馬指出，私營企業在磁約束聚變領域投入更多資金，因此慣性約束聚變技術在發展上稍顯滯後。

眾多知名機構正支持聚變研究。谷歌母公司Alphabet公司和雪佛龍公司是TAE的早期投資者，慕尼黑Marvel公司則加入了包含西門子能源、激光設備商通快集團以及法國科技公司泰雷茲等在內的產業聯盟。

德美聚變初創企業Focused Energy聯合創始人、顧問安尼卡·斯坦因認為，NIF的突破是"世紀性事件"，徹底改變了關於聚變能源的討論方向。

歐洲在聚變研究的公共資金投入上落後於美國。初創企業還受限於歐洲薄弱的融資基礎設施，以及相比美國更嚴苛的公司註冊制度。

正與歐盟合作制定聚變研發資助計劃的斯坦因女士表示，NIF的實驗成果已改變全球投資格局。

“問題不再是聚變發電是否可行，而是如何提升聚變效率以實現商業化發電，“她強調。

寫信給詹妮弗·希勒，郵箱：[email protected] 和威廉·波士頓，郵箱：[email protected]

刊登於2022年12月15日印刷版，標題為《突破性進展為聚變領域加温》。