可控核聚变能否告别玄学？

1905年爱因斯坦提出著名的质能方程之后，人类就在畅想是否有核聚变的可能。

但在很长一段时间，可控核聚变都是一门不可控的玄学。

自上世纪五十年代以来，无论任何时候，你去问物理学家“可控核聚变什么时候能够商用发电”，得到的答案永远都是“还有30年”。五十年代是这个答案，十年前是这个答案，现在可能还是。

殊不知，30年已经是个相当乐观的回答，在小说《三体》里，人类要到22世纪才能掌握这项被称为“人造太阳”的技术。

而无论是“永远的30年”，还是“遥远的22世纪”，人类距离可控核聚变都还有相当漫长的一段路要走。

令人欣喜的是，如今资本的力量，似乎正在将这段路切换成“快车道”，已经有不少VC将手中的钞票，砸向这颗“人造太阳”，试图让它尽快“发光发亮”。

事实上，就像在商业航天领域正在上演的那样，资本对收益回报的贪婪，有可能诞生一项伟大的事业：让人类的能源用之不竭。

商业的力量

夹杂在混乱繁芜的科技资讯中，两条真正夺目的科技新闻易被媒体忽视：2022年，前后不到4个月，国内两家成立于2021年下半年的“可控核聚变”公司先后拿到了融资。

2月份，能量奇点获得将近4亿人民币的天使轮融资，投资方是米哈游，蔚来资本，红杉种子，蓝驰创投。

6月份，星环聚能获得数亿人民币的天使轮融资，后面有近10家VC，包括顺为资本，昆仑资本，中科创星，远镜创投，和玉资本，红杉种子，险峰长青，九合创投，联想之星，英诺天使基金，元禾原点，华方资本等。

恰如投中网在一篇报道中所言，融资之所以在此时的中国接连出现，海外出现“代表性案例”无疑尤为关键。

2021年12月，美国“共同体聚变系统公司（CFS）”宣布拿到18亿美元融资，这一数字刷新了人类历史上核聚变私人投资额的新纪录。

同样在去年底，《自然》发表了一篇名为《通往聚变能源的竞赛》的文章，说目前全球有大概有30家科技企业正在醉心于一场激动人心的较量——成为世界上第一家成功实现商业核聚变的企业。

这些企业通常是由知名大学或实验室里常年研究核聚变技术的团队发起（譬如CFS就由麻省理工学院等离子体科学与核聚变中心孵化），目前累计融资超过了40亿美元，近一半公司在过去5年间成立（其中美国和英国所占数量位居前二）。

这些雄心壮志的企业也公布了自己的技术时间表，其中最激进的方案是，在2025年左右，建成用于技术演示，可以产生电能的可控核聚变装置；在2030年左右，建成商业上可行的聚变发电站。

从大的方面说，可控核聚变企业的集体涌现，契合了人类向低碳文明的演化趋势。在欧洲，最乐观的估计是（我觉得过于乐观了），到2050年，人类可以在能源使用上做到二氧化碳的零排放，让化石能源完全退出历史舞台。而要达成这个目标，可控核聚变是人类必须攻克的关卡。

文明的阶梯

而从更大的方面说，只有攻克这道关卡，人类才能告别“低级文明”。

按照卡尔达肖夫“宇宙文明等级”的划分标准，人类现在连I型文明都算不上（目前大概可以算是0.7-0.8型文明），因为达到I型文明的标准，是要能够利用地球上的所有能量，要做到这一点，人类就必须控制地球上能产生的最大能量，即核聚变。

正因如此，可控核聚变发电，被视作人类的终极能源解决方案。

首先，核聚变产生的能量非常大。太阳能够发光发热，就是因为太阳内部在不断进行核聚变反应。这种澎湃的能量蕴藏在原子核内部，能量密度远超石油煤炭等化学能源，就拿氢元素聚变来讲，1克氢元素聚变产生的能量，相当于8吨汽油燃烧所产生的热量。

其次，核聚变发电的过程非常清洁。无论是聚变燃料还是发电之后的核废料，核聚变发电的放射性都很弱，即便不幸发生核泄漏，也不会出现福岛核事故那般严重的核污染事件。而且核聚变的过程也并非化学反应，不会像燃烧石油煤炭那样释放二氧化碳这种温室气体。

更重要的是，倘若你相信人类的未来征途是星辰大海，那么核聚变就是我们远航时的燃料。因为目前采用化石能量推进的火箭最多只能把人类送到火星或者金星附近，无法完成让人类飞出太阳系的伟大愿景（如果有的话），而达成这个愿景的最可行方式，就是人类能够像控制火一样自由地控制核聚变。

但这并非易事。

目前实现核聚变的最通常做法，是把氢原子的两个同位素氘和氚加热到一个比太阳还高的温度，并且保持一定的密度。但氘和氚的原子核会在高温下到处“乱窜”，不能总“聚”在一起发生反应，人们必须想办法把它们约束在一个地方。

现在最主流的做法，是用一个叫做托卡马克（Tokamak）的装置。它是俄文“环形真空磁线圈”的缩写音译，早在上世纪中期就由苏联科学家提出。你可以把它想象成一个里面带有强磁场的“笼子”。高温下的氘和氚会变成带电的离子，而离子会沿着磁力线运动，这样我们只要把磁力线变成一个圈，氘和氚就会在装置内部的空中“绕圈”，就相当于把它们约束住了。现在科学家们做的事，就是想办法让约束能够长期平稳地进行。

比如前面提到的美国CFS公司最重要的创新，就是发明了一种高温超导体材料，用来包裹聚变反应炉的外壳，这能让聚变反应炉的磁场强度高几十倍，从而大幅提高核聚变的发电效率，并且缩小反应炉的体积。

而英国的托卡马克能源公司改造了传统的托卡马克装置，他们使用了一种球形结构，用来提高聚变过程的能量利用效率。加拿大的通用聚变公司设计的反应炉结构则有点像是活塞式航空发动机，通过不停地压缩反应腔，像一个大号发动机一样，周期性地引发核聚变反应。

总之如你所见，在成为“世界上第一家实现商业核聚变企业”的路上，各家公司正在齐驱并进。这股热火朝天的劲头，像极了十年前的商业航天领域。二者起初都由政府主导，然后私营企业接过创新的接力棒，为行业注入更多活力和想象。

但即便如此，我也不确定有生之年能否用上核聚变发的电，但我知道，未来一定有人用的上——也许，“就在30年以后”。

作者：李北辰（微信公号：鲸落商业评论）

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