核聚变技术正在达到可能改变能源博弈的转折点

我们的社会面临着提供可持续、安全和负担得起的能源生产方式的巨大挑战，同时努力在 2050 年左右将全球二氧化碳排放量降至净零。

迄今为止，可能符合所有这些要求的聚变能的发展几乎完全由公共部门资助。然而，事情正在发生变化。

根据聚变工业协会的一项调查，全球聚变行业的私募股权投资在短短一年内翻了一番多——从 2021 年的 21 亿美元增加到 2022 年的 47 亿美元。

那么，是什么推动了最近的变化？这里有很多值得兴奋的地方。

在我们探讨之前，让我们快速回顾一下什么是核聚变。

将原子合并在一起

核聚变的工作方式与我们的太阳相同，通过在极端高温和高压下合并两个重氢原子以释放大量能量。

这与核电站使用的裂变过程相反，在核电站中，原子分裂以释放大量能量。

维持大规模核聚变有可能产生安全、清洁、几乎取之不尽用之不竭的能源。

我们的太阳在其核心与约 1500 万摄氏度的带电粒子等离子体维持聚变。在地球上，我们需要数亿摄氏度，因为我们没有巨大的太阳质量来为我们压缩燃料。

科学家和工程师已经为我们如何实现这一目标制定了多种设计，但大多数聚变反应堆使用强磁场来“装瓶”和限制热等离子体。

一般来说，在我们通往商业聚变能源的道路上要克服的主要挑战是提供能够包含产生自我维持的聚变反应所需的强烈燃烧等离子体的环境，产生比启动它所需的更多的能量。

加入公共和私人

聚变发展自 1950 年代以来一直在进步。其中大部分是由政府对基础科学的资助推动的。

现在，全球越来越多的私营聚变公司正在向商业聚变能源迈进。政府态度的转变对此至关重要。

美国和英国政府正在促进公私合作伙伴关系，以补充其战略研究计划。

例如，白宫最近宣布将制定“大胆的商业聚变能源十年愿景”。

在英国，政府投资了一项旨在将聚变发电机连接到国家电网的计划。

科技其实也进步了

除了公私资源外，聚变电站所需的技术也突飞猛进。

2021 年，麻省理工学院的科学家和 Commonwealth Fusion Systems 开发了一种破纪录的磁铁，这将使他们能够建造一个名为 SPARC 的紧凑型聚变装置，“它体积更小，成本更低，而且时间更快”。

近年来，一些聚变实验也达到了维持等离子体温度 1 亿摄氏度或以上的重要里程碑。

其中包括中国的 EAST 实验、韩国的旗舰实验 KSTAR 和英国公司 Tokamak Energy。

这些令人难以置信的壮举展示了一种前所未有的能力，可以复制我们太阳内部的条件，并将极热的等离子体保持足够长的时间以促进聚变的发生。

用于证明净功率增益的下一步聚变能实验 ITER 正在法国建设中，目前已完成约 80%。

磁铁也不是聚变的唯一途径。2021 年 11 月，位于加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置在惯性约束聚变方面迈出了历史性的一步。

通过聚焦近 200 束强大的激光来限制和压缩铅笔橡皮大小的目标，他们产生了一个小的聚变“热点”，可在短时间内产生聚变能量。

在澳大利亚，一家名为 HB11 的公司正在开发结合高功率激光和磁场的质子-硼聚变技术。

聚变和可再生能源可以齐头并进

至关重要的是，聚变投资不能以其他形式的可再生能源和从化石燃料的过渡为代价。

我们有能力扩大对太阳能、风能和抽水蓄能等当前可再生能源技术的采用，同时开发下一代电力生产解决方案。

美国最近在其“净零游戏规则改变者倡议”中概述了这一确切战略。在该计划中，资源投资将旨在开发一条与聚变商业发展并行的快速脱碳路径。

历史告诉我们，当我们与合适的资源合作时，令人难以置信的科学和工程进步是可能的——新冠疫苗的快速开发只是最近的一个例子。

很明显，许多科学家、工程师，现在政府和私人投资者（甚至时装设计师）都认为聚变能源是一个值得追求的解决方案，而不是白日梦。