除了最近红到发紫的ChatGPT之外,微软再次下注“核聚变”。
5月10日,核聚变初创公司Helion Energy在官网宣布,微软已同意从公司首座核聚变发电站购买电力。
作为电力购买协议的一部分,Helion Energy承诺在2028年之前开始通过核聚变发电,并在一年之后为微软提供目标为至少50兆瓦的发电量,否则将支付罚金。
50兆瓦的电力数量虽小但意义重大。据了解,目前并没有核聚变公司在提供电力。因此,微软和Helion Energy的交易消息一出,美国聚变行业协会首席执行官安德鲁·霍兰德(Andrew Holland)就表示,微软与Helion Energy的协议对整个核聚变行业具有重要意义。甚至还有外媒评论认为,这可能为世界上第一座核聚变电厂铺平道路。
不过,乐观情绪之外,也有质疑出现。尤其是Helion Energy并未透露它是否通过了核聚变的第一个大测试:从这个过程中获取的能量比驱动它所需的能量多。
一直以来,专家们对何时可以看到第一座核聚变发电厂的预估,从数十年到本世纪末不等。去年底,在钛媒体主办的2022T-EDGE暨钛媒体10年致敬庆典上,中国工程院院士杜祥琬认为,无论是从概念还是从最终结果上来看,人类距离实现可控核聚变的实用化还有很远距离,预计本世纪内能够有所突破。
为什么是Helion Energy?
目前人们了解到的核聚变有两种:一种是恒星,比如太阳上产生的聚变;另外一种核聚变方式则是氢弹,它需要通过核裂变(原子弹爆炸)的方式在瞬间创造出高温、高压且短时间封闭的环境来引发核聚变。
不过,氢弹属于不可控核聚变,不能用来发电,而受控核聚变则是将核聚变反应控制在安全范围内,也是人们所说的“人造太阳”。
但是,在人类研究人造太阳的过程中存在一个问题,那就是虽然核聚变释放的能量惊人,但整个可控核聚变过程也消耗了大量的能量,避免这种消耗的诀窍是让反应过程自我维持,使得输出的能量比输入的能量多,并且让这个过程持续而不是短暂地进行一次。只有这样,核聚变才能成为可用的能源。
几十年来,科学家们一直在努力做到这一点。在这一过程中主要通过两种途径:一种是惯性约束聚变,主攻方向是激光聚变;另一种则是磁约束聚变,主攻方向是托卡马克装置,比较知名的包括美国的DIII-D、日本的JT-60SA、英国的JET、中国的东方超环(EAST)和环流器2M(HL-2M)、韩国的KSTAR,以及正在建设的ITER和SPARC等。
但Helion Energy并未使用这两种方法,而是正在开发一种称为“等离子加速器”的6×40 英尺的杠铃形状的设备,可将燃料加热至 1 亿摄氏度。它将氘(氢的一种同位素)和氦 3 加热成等离子体,然后使用脉冲磁场压缩等离子体直到发生聚变。
Helion Energy还称,该机器最终应该能够重新获取用于触发反应的电能,这些电能可用于为设备的磁铁充电。Helion Energy创始人兼首席执行官大卫·柯特利(David Kirtley)还说:“我们用电回收了所有投入聚变的能量,这样就可以构建更小、更便宜的系统,并且可以更快地对其进行迭代。”
迄今为止,Helion Energy已经开发并测试了六种原型,目前正在建造第七个“北极星”(Polaris),预计2024年将展示利用这种反应发电的能力。
不过,想要完成这一项目,除了技术突破之外,Helion Energy还需要巨额资金支持。
作为一家从事核聚变发电技术的初创公司,Helion Energy已经筹集了5.77 亿美元的风险投资,其中最大的一笔来自于2021 年 11 月宣布的 5 亿美元E轮融资,这轮融资由Y Combinator前总裁兼OpenAI现任首席执行官山姆·阿尔特曼(Sam Altman)领投。
据《华盛顿邮报》报道,阿尔特曼是 Helion Energy的董事会主席和最大的投资者,他可能参与了 Helion Energy与微软的购电协议的过程。
商业公司追逐“人造太阳”
几十年来,对核聚变的探索主要是通过政府资助的大型项目来进行,比如美国国家点火装置 (NIF) 和在法国建设的国际ITER 合作项目。
虽然早期也曾出现过零星的初创公司,但都未受到重视。根据英国原子能管理局之前的一份报告显示,整个 90 年代只有两家私人核聚变公司。
不过,近年来核聚变装置紧凑化、小型化的发展趋势,为商业资本的进入提供了可能,也点燃了资本对可控核聚变的热情。
在国内,核聚变领域融资也不少见。
有了资本的加持,初创公司们也纷纷给自己定下了发展目标,除了Helion Energy预计其第七代“北极星”原型机最早将于2024年成为世界上第一个展示净发电量的聚变发电机之外,TAE Technologies表示到 2030 年将具有商业可行性,CFS 公司也希望在2030年前后建立一个小型聚变发电厂,实现并网发电,开启商业化进程。
作为一个门槛极高的行业,可控核聚变还存在着资金、技术等诸多难题需要攻破,就像柯特利所说,“事实是核聚变很难,建造新的电厂很难,首创任何事物都很难。这也是我们今天努力走在前面,努力去解决所有这些问题的原因之一。”
不过,作为一个长达数十年的命题,大幕才刚刚拉开。在投资人们的大胆押注下,或许我们可以期待可控核聚变商业化能够很快出现。
(本文首发钛媒体App,作者|韩敬娴,编辑|张敏)
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