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昨夜，人類終極能源在美國(guó)取得重大突破。

美東時(shí)間12月13日10時(shí)，美國(guó)能源部宣布，其下屬勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）國(guó)家點(diǎn)火裝置的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行了歷史上第一次實(shí)現(xiàn)了“核聚變點(diǎn)火”（fusion ignition）的可控核聚變實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造了歷史。美國(guó)能源部在社交平臺(tái)上發(fā)文稱，這是一個(gè)“醞釀了幾十年的公告”。

來(lái)源：社交平臺(tái)截圖

據(jù)悉，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家在12月5日使用激光的聚變實(shí)驗(yàn)中，首次實(shí)現(xiàn)了凈能量增益。即在聚變反應(yīng)中，實(shí)驗(yàn)通過(guò)國(guó)家點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)凈能量增益，證明核聚變?cè)谏虡I(yè)化中具備盈利的可能性。美國(guó)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(huì)更多地是將重點(diǎn)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(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)核聚變點(diǎn)火仍只是其中一個(gè)環(huán)節(jié)，距離真正的商業(yè)應(yīng)用可能還需要數(shù)年時(shí)間，但核聚變對(duì)于人類社會(huì)和能源結(jié)構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生變革。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)外不少頂級(jí)投資機(jī)構(gòu)，早已經(jīng)在此開(kāi)始布局。

實(shí)現(xiàn)凈能量增益，聚變能商業(yè)價(jià)值被證實(shí)

核聚變，換個(gè)說(shuō)法就是人造太陽(yáng)。

90年前，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了核聚變，當(dāng)兩個(gè)較輕的原子核反應(yīng)生成一個(gè)較重的原子核和一個(gè)極輕的核，將爆發(fā)出大量的能量。但只有理論，如何實(shí)現(xiàn)卻很難。隨著研究逐漸深入，實(shí)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(guó)家實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(guó)家成功見(jiàn)證了不可控核聚變，氫彈的引爆就是其一。不過(guò)人類也已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了可控核聚變的存在，只是實(shí)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(wàn)攝氏度，讓核聚變反應(yīng)堆創(chuàng)造的能量，超過(guò)引發(fā)“點(diǎn)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(gè)障礙。

核聚變點(diǎn)火作為實(shí)現(xiàn)可控核聚變的關(guān)鍵步驟，也是實(shí)現(xiàn)可控核聚變的前提和基礎(chǔ)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，核聚變實(shí)驗(yàn)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(bào)道中都提及這句話，“距離可控核聚變，永遠(yuǎn)還有30 年”。不過(guò)，今年麥肯錫報(bào)告預(yù)測(cè)，聚變能已處于轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其中指出未來(lái)十年內(nèi)商業(yè)化或可實(shí)現(xiàn)。從30年到10年，市場(chǎng)對(duì)可控核聚變的商用化進(jìn)程更加積極。

勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首次在使用激光的聚變實(shí)驗(yàn)中短暫地實(shí)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室的主任Kim Budil，對(duì)于商用時(shí)間表的問(wèn)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(shuō)的?！?/P>

雖然目前的實(shí)驗(yàn)成果距離最終實(shí)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(wú)法實(shí)現(xiàn)，但隨著技術(shù)難題的逐一突破，人類距離人造太陽(yáng)會(huì)越來(lái)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(huì)遇到新的技術(shù)瓶頸。

麥肯錫2022年公布的可控核聚變報(bào)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(diǎn)需要突破：一是聚變反應(yīng)堆創(chuàng)造的能量超過(guò)引發(fā)“點(diǎn)火”所需的核心溫度和壓力條件消耗的能量；二是證實(shí)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?cè)碗娬局醒菔揪圩兎磻?yīng)并驗(yàn)證其經(jīng)濟(jì)性。

風(fēng)投+科研團(tuán)隊(duì)，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(gè)產(chǎn)業(yè)賽道。據(jù)核聚變工業(yè)協(xié)會(huì)公布數(shù)據(jù)，目前全球共有30余家核聚變公司。

來(lái)源：核聚變工業(yè)協(xié)會(huì)官網(wǎng)截圖

當(dāng)發(fā)達(dá)國(guó)家在可控核聚變技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破時(shí)，中國(guó)的可控核聚變?cè)缫言诙鄠€(gè)領(lǐng)域布局。

中國(guó)的人造太陽(yáng)采用的是托卡馬克裝置，是一種通過(guò)磁約束來(lái)實(shí)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(chǎng)，通過(guò)將等離子體加熱到超過(guò)溫度最終實(shí)現(xiàn)核聚變。

近年來(lái)，中國(guó)的人造太陽(yáng)也在不斷突破，今年10月，中國(guó)人造太陽(yáng)裝置（HL-2M）等離子體電流突破100萬(wàn)安培，創(chuàng)造了中國(guó)可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄，我國(guó)核聚變研發(fā)距離聚變點(diǎn)火也邁進(jìn)了一步。我國(guó)第四代核聚變實(shí)驗(yàn)裝置東方超環(huán)（EAST），實(shí)現(xiàn)加熱功率超過(guò)10兆瓦，等離子體儲(chǔ)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(wú)論是通過(guò)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(dòng)。據(jù)核聚變工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，近一年內(nèi)，市場(chǎng)對(duì)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(guò)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(guó)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(bào)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(lái)的一家機(jī)構(gòu)組建的公司First Light Fusion （FLF），獲得4500萬(wàn)美元融資，自成立以來(lái)，累計(jì)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(guó)科技公司騰訊。

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

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(diǎn)宣布完成近4億人民幣的天使輪融資，由米哈游和蔚來(lái)資本共同領(lǐng)投，紅杉中國(guó)種子基金和藍(lán)馳創(chuàng)投跟投。

這是楊釗回國(guó)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(jí)院校及科研院所攢起團(tuán)隊(duì)后，第一筆融資就是計(jì)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(shí)驗(yàn)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(huì)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(xiǎn)峰長(zhǎng)青、九合創(chuàng)投、聯(lián)想之星、英諾創(chuàng)投、元禾原點(diǎn)以及華方資本等多家知名機(jī)構(gòu)聯(lián)合完成，是中國(guó)首個(gè)由風(fēng)險(xiǎn)投資驅(qū)動(dòng)的核聚變商業(yè)化探索項(xiàng)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(duì)研究磁約束可控核聚變并運(yùn)行國(guó)內(nèi)首個(gè)球形托卡馬克裝置近20年。

中國(guó)高溫超導(dǎo)材料研究的領(lǐng)頭羊上海交通大學(xué)也沒(méi)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(duì)的翌曦科技，完成5000萬(wàn)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(guò)，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(chǎng)磁體、高速磁懸浮列車超導(dǎo)磁體等將給未來(lái)能源、交通帶來(lái)重大變革的核心技術(shù)，來(lái)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(chǎng)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(chǎng)資本不斷在這一賽道加注，風(fēng)投和科研團(tuán)隊(duì)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室