科技日報記者?劉霞

俗話說“萬物生長靠太陽”。在太陽內(nèi)部，無時無刻不在發(fā)生著核聚變反應，為大自然提供最普遍的能量來源。核聚變反應有望為人類提供近乎無限的清潔能源，對于解決全球能源危機至關(guān)重要。

(資料圖)

鑒于此，科學家們正在地球上建造核聚變裝置——“人造太陽”，希望其能像太陽一樣發(fā)生核聚變反應，從而源源不斷地產(chǎn)生能量。隨著技術(shù)的進步，核聚變也吸引了越多越多私人投資。據(jù)美國《新聞周刊》網(wǎng)站最近報道，2022年核聚變領(lǐng)域的私人投資額激增，該行業(yè)短短一年的投資額就超過此前的投資總額。

幾乎無限的清潔能源

就目前人類的科技水平而言，核聚變可以被稱為人類能源的“終極方案”。現(xiàn)在人類核電站反應堆采用的都是核裂變——較重的放射性元素（如鈾和钚）原子核分裂產(chǎn)生能量。核聚變則是將較輕元素（如氘、氚）的原子核融合生成較重元素（如氦）。當產(chǎn)生的原子質(zhì)量小于參與反應的原子質(zhì)量時，多余的質(zhì)量就會轉(zhuǎn)化為能量，釋放出大量光和熱。太陽內(nèi)部時時刻刻都在發(fā)生這樣的反應，這也是太陽哺育天地萬物的能量來源。

美國密歇根大學等離子體物理學家卡洛琳·庫蘭茲解釋說，相比核裂變，核聚變釋放出的能量更多。核聚變也不會產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體以及核廢料等污染物，非常清潔。而且反應所必需的燃料氘可以直接從海水中提取，氚則可以通過中子和鋰反應產(chǎn)生。因此，“核聚變產(chǎn)生的基本上是無限的清潔能源”。

此外，核聚變反應堆也不會出現(xiàn)堆芯熔毀的危險。如果能夠穩(wěn)定長時間維持可控核聚變，并且保證輸出的能量大于輸入能量，人類就相當于給自己造了一個“人造太陽”，能源問題有望一勞永逸地解決。

獲私人資本青睞

“人造太陽”的光芒如此耀眼，它展現(xiàn)出的美妙前景如此誘人，私人資本已經(jīng)開始買單了！

核聚變工業(yè)協(xié)會（FIA）最新發(fā)布的報告顯示，2022年核聚變領(lǐng)域的私人投資額激增，該行業(yè)短短一年的投資額就超過此前的投資總額。這是FIA發(fā)布的第二份全球核聚變產(chǎn)業(yè)報告。報告顯示，對核聚變的私人投資總額為47億美元，與去年第一份報告的數(shù)據(jù)相比，增加了28.3億美元。

2021年12月，美國一家以商業(yè)核聚變?yōu)槟繕说拿绹?lián)邦核聚變系統(tǒng)公司（CFS）宣布拿到18億美元的融資，這一數(shù)字刷新了人類歷史上核聚變私人投資額的紀錄。CFS報道稱，這次投資方包括比爾蓋茨、索羅斯、谷歌母公司“字母表”等一眾大佬。

另據(jù)美國《新聞周刊》網(wǎng)站7月19日報道，美國石油巨頭雪佛龍日前宣布，該公司參與了對谷歌支持的核聚變初創(chuàng)公司TAE Technologies的投資，一輪金額達2.5億美元。成立于1998年的TAE技術(shù)公司擁有“非放射性方法”，總共籌集到12億美元，其目標是在2030年代早期打造一個可供商業(yè)使用的核聚變反應堆。該公司的第五代聚變反應堆“諾曼”于2017年亮相，目前已被證明能夠在超過7500萬攝氏度的溫度下維持穩(wěn)定的等離子體。

TAE技術(shù)公司的核聚變反應裝置“諾曼”。“諾曼”于2017年建造完成，據(jù)稱能夠在超過7500萬攝氏度的溫度下維持穩(wěn)定的等離子體。圖片來源：TAE技術(shù)公司網(wǎng)站

此外，數(shù)據(jù)顯示，在過去5年左右的時間里，核聚變創(chuàng)業(yè)公司如雨后春筍般爭相冒出，數(shù)量不斷增長，且似乎沒有下降趨勢。

FIA首席執(zhí)行官安德魯·霍蘭德在其發(fā)布的全球核聚變產(chǎn)業(yè)報告中稱：“未來有一天，當人們?yōu)楹司圩儺a(chǎn)業(yè)著書立傳時，過去12個月將被視為一個轉(zhuǎn)折點，核聚變將從此走出實驗室，進入市場，絕大多數(shù)公司預測核聚變將在21世紀30年代某個時刻首次為電網(wǎng)供電。”

《新聞周刊》網(wǎng)站在報道中指出，目前絕大多數(shù)核聚變初創(chuàng)公司都在開發(fā)用于能源目的的核聚變反應堆，也有一些公司專注其他市場，如研發(fā)用于太空和海洋行業(yè)的推進系統(tǒng)等。

任重而道遠

理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感。對于人類來說，可控核聚變是最誘人的科學技術(shù)挑戰(zhàn)之一，但迄今為止，還沒有任何國家和團隊實現(xiàn)了正輸出——產(chǎn)生的能量比耗費的能量多。不過，科學家們在不斷朝這一目標邁進。

今年1月，一個由超百名科學家組成的團隊在最新一期《自然》雜志上發(fā)表了4項實驗成果。美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室國家點火裝置在實現(xiàn)核聚變目標的路上取得了里程碑式的突破，獲得了所謂的“燃燒等離子體”，這意味著核聚變?nèi)紵梢杂煞磻旧懋a(chǎn)生的熱量來維持，而不是靠輸入的激光能量。研究人員稱，試驗產(chǎn)生了高達0.17兆焦耳的能量，但仍小于啟動核聚變過程所需的1.9兆焦耳的能量。他們下一步的目標是實現(xiàn)“點火”，即核聚變反應產(chǎn)生的能量大于其消耗的能量。

盡管如此，研究論文合著者、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室核聚變項目首席科學家奧馬爾·哈瑞肯表示，最新實驗結(jié)果令人興奮，但我們離實用的核聚變能源還有很長的路要走，也許需要幾十年。

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