美国实验室突破后 聚变行业突然炙手可热——《华尔街日报》

该设施的靶舱中，192束激光输送能量实现了核聚变点火。图片来源：Cover Images/Zuma Press米歇尔·宾德鲍尔是南加州一家公司的首席执行官，该公司旨在通过核聚变创造近乎无限的能源，这一宏伟目标有时会让一些潜在投资者觉得过于未来主义。

这一切在本周发生了改变。

“我们现在打电话就能立刻安排会面。之前有些人会说这太疯狂了，不适合我，”聚变能源公司TAE Technologies的首席执行官宾德鲍尔说。该公司在过去几年已筹集约12亿美元，他表示本周收到了大量新的投资者咨询。

对宾德鲍尔的公司及整个聚变行业具有转折意义的事件，是劳伦斯利弗莫尔国家实验室本周宣布的一项期待已久的物理学突破。

美国能源部周二表示，该实验室在12月5日通过受控聚变反应首次实现了净能量增益，即产生的能量超过了输入的能量。该实验室耗资数十亿美元的国家点火装置研究人员十多年来一直在研究核聚变，利用激光创造使氢原子聚合并释放大量无碳能量的条件。

“这感觉像是一个新时代的开始，核聚变的莱特兄弟时刻，”总部位于慕尼黑的初创公司Marvel Fusion的首席运营官海克·弗罗因德说道，该公司希望开发出具有商业可行性的核聚变发电技术。与美国国家点火装置项目类似，Marvel也采用激光技术实现核聚变。

在本月取得突破之前，能源行业已掀起清洁技术和气候投资热潮，而核聚变企业现在有望争夺更大份额的资金。总部位于华盛顿特区的行业组织核聚变工业协会表示，核聚变能源公司已获得超过50亿美元的私人融资，较一年前增长约一倍。

“我们正在形成一个基于核聚变的新兴能源产业，”麻省理工学院主任、核聚变初创企业Commonwealth Fusion Systems创始人丹尼斯·怀特表示。该公司去年从比尔·盖茨和老虎环球管理等投资者处筹集了18亿美元。

这一发现引发的兴奋被现实所冲淡：该技术的商业化即使不需要数十年，也还需要数年时间。科学家们必须掌握并完善复杂的工艺和系统，才能开始建造发电反应堆。

“我们还需要一段时间才能看到这项技术商业化，”美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆周二在华盛顿特区的新闻发布会上表示。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任金·布迪尔称，核聚变商业化可能需要数十年时间，但这一成就是必要的第一步，证明核聚变可以为发电厂提供能源。

“这是一次点燃一个胶囊的尝试。要实现商业化的核聚变能源，还需要完成许多工作，”她说道。

布迪尔女士举例说，国家点火装置主要采用上世纪80年代的激光技术，这些技术需要现代化改造。同时，她指出，制造点燃燃料胶囊靶标的过程复杂且耗时，必须简化才能轻松重复操作，从而每分钟产生多次聚变点火反应。

加州突破研究所的核能与创新主任亚当·斯坦将这次成功实验比作第一块发电的光伏电池。

“在此之前有数百次失败的尝试，”斯坦先生说，“但在某个时刻，第一个成功的实验跨越了临界点，而这距离商业化太阳能发电厂仍有几步之遥。”

当两个轻原子核结合形成一个更重的原子核时，就会发生核聚变。这一过程释放出巨大能量，不产生碳排放且放射性有限。聚变反应发生在称为等离子体的物质状态中——一种由离子和自由移动电子组成的带电高温气体——需要超过1亿摄氏度的温度才能使原子核克服相互间的电斥力并发生碰撞。

各公司正在研发不同类型的聚变反应堆设计，但大多数依赖于通过强磁体限制等离子体实现聚变。

虽然国家实验室的实验使用激光实现所谓惯性约束，但磁约束项目被认为更有可能率先实现商业化。尽管尚未实现净能量增益，但它们已实现更持续的高温聚变反应。这些磁体还可能具备其他商业应用价值，因此吸引了投资者关注。

“它能实现持续稳定的热能输出，未来更容易转化为电力生产，”斯坦因先生表示。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室成功实验参与者、等离子体物理学家谭米·马指出，私营企业在磁约束聚变领域投入更多资金，因此惯性约束聚变技术在发展上稍显滞后。

众多知名机构正支持聚变研究。谷歌母公司Alphabet公司和雪佛龙公司是TAE的早期投资者，慕尼黑Marvel公司则加入了包含西门子能源、激光设备商通快集团以及法国科技公司泰雷兹等在内的产业联盟。

德美聚变初创企业Focused Energy联合创始人、顾问安尼卡·斯坦因认为，NIF的突破是"世纪性事件"，彻底改变了关于聚变能源的讨论方向。

欧洲在聚变研究的公共资金投入上落后于美国。初创企业还受限于欧洲薄弱的融资基础设施，以及相比美国更严苛的公司注册制度。

正与欧盟合作制定聚变研发资助计划的斯坦因女士表示，NIF的实验成果已改变全球投资格局。

“问题不再是聚变发电是否可行，而是如何提升聚变效率以实现商业化发电，“她强调。

写信给詹妮弗·希勒，邮箱：[email protected] 和威廉·波士顿，邮箱：[email protected]

刊登于2022年12月15日印刷版，标题为《突破性进展为聚变领域加温》。