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昨夜，人類終極能源在美國取得重大突破。

美東時間12月13日10時，美國能源部宣布，其下屬勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）國家點火裝置的一個團(tuán)隊，進(jìn)行了歷史上第一次實現(xiàn)了“核聚變點火”（fusion ignition）的可控核聚變實驗，創(chuàng)造了歷史。美國能源部在社交平臺上發(fā)文稱，這是一個“醞釀了幾十年的公告”。

來源：社交平臺截圖

據(jù)悉，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學(xué)家在12月5日使用激光的聚變實驗中，首次實現(xiàn)了凈能量增益。即在聚變反應(yīng)中，實驗通過國家點火裝置，向目標(biāo)輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，產(chǎn)生的能量比投入的能量多50%以上。

在實驗中出現(xiàn)凈能量增益，證明核聚變在商業(yè)化中具備盈利的可能性。美國能源部的這一重大突破，首先是核聚變發(fā)展的一次里程碑式，但發(fā)布會更多地是將重點放在了投資于聚變能源研究具有的積極意義。

可控核聚變屬于一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，實現(xiàn)核聚變點火仍只是其中一個環(huán)節(jié)，距離真正的商業(yè)應(yīng)用可能還需要數(shù)年時間，但核聚變對于人類社會和能源結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生變革。事實上，國內(nèi)外不少頂級投資機(jī)構(gòu)，早已經(jīng)在此開始布局。

實現(xiàn)凈能量增益，聚變能商業(yè)價值被證實

核聚變，換個說法就是人造太陽。

90年前，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了核聚變，當(dāng)兩個較輕的原子核反應(yīng)生成一個較重的原子核和一個極輕的核，將爆發(fā)出大量的能量。但只有理論，如何實現(xiàn)卻很難。隨著研究逐漸深入，實現(xiàn)核聚變目前有三種途徑：引力約束、慣性約束和磁約束。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室采用的就是慣性約束，也叫激光核聚變，它由高強(qiáng)激光照射靶面物質(zhì)消融噴離產(chǎn)生的反沖力，使靶內(nèi)燃料快速爆聚，從而點燃并釋放聚變能，其約束由聚變物質(zhì)的慣性所提供。

世界上早已有少數(shù)國家成功見證了不可控核聚變，氫彈的引爆就是其一。不過人類也已經(jīng)在實驗中證實了可控核聚變的存在，只是實現(xiàn)可控核聚變，需要消耗巨大的能量。從聚變反應(yīng)中產(chǎn)生能量所需的溫度約為5000萬攝氏度，讓核聚變反應(yīng)堆創(chuàng)造的能量，超過引發(fā)“點火”所需的核心溫度和壓力條件消耗的能量，就是擺在可控核聚變商業(yè)應(yīng)用的第一個障礙。

核聚變點火作為實現(xiàn)可控核聚變的關(guān)鍵步驟，也是實現(xiàn)可控核聚變的前提和基礎(chǔ)。在很長一段時間以來，核聚變實驗的輸入能量都高于輸出的能量。

在諸多核聚變投資的相關(guān)報道中都提及這句話，“距離可控核聚變，永遠(yuǎn)還有30 年”。不過，今年麥肯錫報告預(yù)測，聚變能已處于轉(zhuǎn)折點，其中指出未來十年內(nèi)商業(yè)化或可實現(xiàn)。從30年到10年，市場對可控核聚變的商用化進(jìn)程更加積極。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室首次在使用激光的聚變實驗中短暫地實現(xiàn)了凈能量增益，從核聚變中獲取能量，在科學(xué)上屬于一次重大跨越。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的主任Kim Budil，對于商用時間表的問題，也僅是模糊地表示：“可能還要幾十年，但不是60年或50年，這種話是我們以前經(jīng)常說的?！?/P>

雖然目前的實驗成果距離最終實現(xiàn)核聚變發(fā)電之間還有很多步驟，可控核聚變的商業(yè)化還無法實現(xiàn)，但隨著技術(shù)難題的逐一突破，人類距離人造太陽會越來越近。

可控核聚變的商業(yè)應(yīng)用進(jìn)程一直存在不確定性，或許技術(shù)每前進(jìn)一步仍然會遇到新的技術(shù)瓶頸。

麥肯錫2022年公布的可控核聚變報告顯示，目前在可控核聚變商業(yè)應(yīng)用道路前的還有三點需要突破：一是聚變反應(yīng)堆創(chuàng)造的能量超過引發(fā)“點火”所需的核心溫度和壓力條件消耗的能量；二是證實聚變反應(yīng)所需系統(tǒng)組件的性能可滿足聚變要求；三是在聚變原型電站中演示聚變反應(yīng)并驗證其經(jīng)濟(jì)性。

風(fēng)投+科研團(tuán)隊，能否加速可控核聚變商業(yè)化？

核物理創(chuàng)業(yè)門檻極高，全世界范圍內(nèi)的參與者都還不足以組成一個產(chǎn)業(yè)賽道。據(jù)核聚變工業(yè)協(xié)會公布數(shù)據(jù)，目前全球共有30余家核聚變公司。

來源：核聚變工業(yè)協(xié)會官網(wǎng)截圖

當(dāng)發(fā)達(dá)國家在可控核聚變技術(shù)上實現(xiàn)突破時，中國的可控核聚變早已在多個領(lǐng)域布局。

中國的人造太陽采用的是托卡馬克裝置，是一種通過磁約束來實現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器，環(huán)形、真空室、磁、線圈等幾部分構(gòu)成，通電后托卡馬克的內(nèi)部產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場，通過將等離子體加熱到超過溫度最終實現(xiàn)核聚變。

近年來，中國的人造太陽也在不斷突破，今年10月，中國人造太陽裝置（HL-2M）等離子體電流突破100萬安培，創(chuàng)造了中國可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄，我國核聚變研發(fā)距離聚變點火也邁進(jìn)了一步。我國第四代核聚變實驗裝置東方超環(huán)（EAST），實現(xiàn)加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度。

無論是通過慣性約束，還是磁約束，可控核聚變技術(shù)的發(fā)展，一定程度上也在刺激著資本活動。據(jù)核聚變工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，近一年內(nèi)，市場對核聚變的投資比前十年更多。數(shù)據(jù)顯示，近一年全球已向該行業(yè)投入了28億美元，而過去十年約為20億美元，最為明顯的是私人資本的進(jìn)入。

2021年12月，美國公司Commonwealth Fusion Systems（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新紀(jì)錄。報道稱，這次投資方包括比爾蓋茨、索羅斯、Marc Benioff、谷歌母公司Alphabet、DFJ Growth等一眾大佬。

今年2月，從牛津大學(xué)分離出來的一家機(jī)構(gòu)組建的公司First Light Fusion （FLF），獲得4500萬美元融資，自成立以來，累計外部融資達(dá)到1.07億美元。值得注意的是，該公司背后的投資方包含中國科技公司騰訊。

中國從上世紀(jì) 60年代就展開研究的托卡馬克裝置，如今帶出來一批聚焦可控聚商業(yè)化的科研團(tuán)隊，中國市場風(fēng)投機(jī)構(gòu)也望風(fēng)而動。

今年2月，北大物理系出身的楊釗率先引發(fā)關(guān)注，他創(chuàng)辦的能量奇點宣布完成近4億人民幣的天使輪融資，由米哈游和蔚來資本共同領(lǐng)投，紅杉中國種子基金和藍(lán)馳創(chuàng)投跟投。

這是楊釗回國后的第二次創(chuàng)業(yè)，回歸了物理老本行，要做商業(yè)化可控核聚變，在從斯坦福大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等頂級院校及科研院所攢起團(tuán)隊后，第一筆融資就是計劃研發(fā)和建設(shè)基于全高溫超導(dǎo)磁體的小型托卡馬克實驗裝置，以及研發(fā)可用于下一代高性能聚變裝置的先進(jìn)磁體系統(tǒng)。

清華物理系自然不會遲到。今年6月，星環(huán)聚能宣布完成數(shù)億元天使輪融資，由順為資本、昆侖資本、中科創(chuàng)星、遠(yuǎn)鏡創(chuàng)投、和玉資本、紅杉種子基金、險峰長青、九合創(chuàng)投、聯(lián)想之星、英諾創(chuàng)投、元禾原點以及華方資本等多家知名機(jī)構(gòu)聯(lián)合完成，是中國首個由風(fēng)險投資驅(qū)動的核聚變商業(yè)化探索項目企業(yè)。

星環(huán)聚能的創(chuàng)始人陳銳及主要研發(fā)人員均畢業(yè)于清華大學(xué)工程物理系，該系核能所聚變團(tuán)隊研究磁約束可控核聚變并運(yùn)行國內(nèi)首個球形托卡馬克裝置近20年。

中國高溫超導(dǎo)材料研究的領(lǐng)頭羊上海交通大學(xué)也沒有缺席。11月份，核心成員脫胎于上海交通大學(xué)高溫超導(dǎo)團(tuán)隊的翌曦科技，完成5000萬元種子輪融資，由中科創(chuàng)星領(lǐng)投，合力投資、泓昇基金等跟投。

不過，翌曦科技并不是繼續(xù)深耕高溫超導(dǎo)材料，而是主攻聚變強(qiáng)場磁體、高速磁懸浮列車超導(dǎo)磁體等將給未來能源、交通帶來重大變革的核心技術(shù)，來拓展超導(dǎo)應(yīng)用。尤其是在緊湊型可控核聚變的核心技術(shù)，即緊湊型托克馬克裝置技術(shù)路線的高溫超導(dǎo)強(qiáng)場磁體。

可控核聚變的商業(yè)化探索方興未艾，但在人類終極能源的“誘惑”和技術(shù)突破下，市場資本不斷在這一賽道加注，風(fēng)投和科研團(tuán)隊的融合，能為可控核聚變商業(yè)化提速多少呢？

關(guān)鍵詞： 托卡馬克 高溫超導(dǎo) 國家實驗室