高晗
在人类对能源的不懈探索中,“可控核聚变”正逐渐崭露头角,有望成为解决全球能源问题的终极方案。它被视为“人造太阳”,蕴含着巨大的能量潜力,可能彻底改变人类的能源格局。
核聚变是一种原子核反应形式,两个轻原子核在极端高温高压的环境下,会克服彼此之间的电荷排斥力,紧紧抱在一起合并成一个较重的原子核,这个“抱团”过程会瞬间释放巨大能量。我们头顶的太阳,就是靠氢元素的原子核不断聚变,才持续发光发热了几十亿年。“可控核聚变”就是想在地球上模仿这个过程,把太阳的能量“搬”到地面来用。
不过,“人造太阳”没那么容易,最大的难点就是创造并维持核聚变所需的极端条件——温度得达到上亿摄氏度,这比太阳核心还热好几倍。这么高的温度下,燃料会变成“等离子体”,如同一团滚烫的“火球”,地球上没有任何容器能直接装下,普通材料一碰就会瞬间汽化。于是科学界研究出了两个主流办法“困住”它:
一种是用磁场当“无形的笼子”,这是目前最核心的研究方向,托卡马克装置是典型代表,它的主体结构像个内部抽成真空的圆环形“甜甜圈”,通过环绕圆环的多个线圈产生沿圆环切线方向的磁场,再靠圆环中心的线圈提供垂直于圆环平面的磁场和沿切线方向的感应电场。这些磁场像无形的手,把高温等离子体牢牢“抓”在圆环中间,不让它碰到容器壁,同时,通过感应电场给等离子体进行欧姆加热,让原子核在里面稳定发生聚变反应。现在,托卡马克装置已成为可控核聚变技术的主要实现形式。
另一种办法更直接,叫“惯性约束”:用超强的激光或粒子束,瞬间轰击装填好的核聚变燃料,让燃料在亿万分之一秒内迅速达到聚变所需的高温高压条件。由于速度太快,燃料还没来得及散开就完成了聚变反应,靠自身的惯性“困住”释放的能量。
过去,可控核聚变多在实验室里“打转”,现在已经吸引了全球科技巨头纷纷入局,技术路线也变得更加多元。美国CFS公司总融资额已经超过20亿美元,2025年的B2轮融资又获得超10亿美元的认购,融资后估值预计超过80亿美元,比尔·盖茨、索罗斯、谷歌母公司Alphabet等都是它的投资者。2025年6月,CFS和Alphabet签订了供电协议,计划在本世纪30年代通过总发电量400兆瓦的ARC电站,向谷歌供应200兆瓦电力。
另一家美国核聚变初创公司Helion Energy也势头强劲,目前总融资额超过10亿美元,估值突破54亿美元,投资者包括OpenAI创始人Sam Altman、马斯克等。2023年,它和微软签署了供电协议,约定在2028年向微软供应50兆瓦电力。
当然,当前的技术还没到完美阶段。想让可控核聚变实现大规模商业化应用,还有不少难关要闯。例如,进一步提高能量增益,让反应释放的能量远超维持反应投入的能量;延长等离子体被约束的时间,让聚变更稳定持久;开发出更能承受极端高温和辐射的材料,应对装置运行时的恶劣环境等。
随着全球科研人员的不懈努力以及国际合作的不断加强,每一次技术突破都让我们离“终极能源”的梦想更近一步。或许在不久的将来,可控核聚变将成为现实,为人类社会的发展注入新的强大动力,开启一个全新的能源时代。
(作者系农银汇理基金公司基金经理) (CIS)