近日，人工智能公司OpenAI CEO奧爾特曼（Sam Altman）在接受彭博社采訪時(shí)表示，他投資的核聚變公司Helion energy（太陽神能源）有望“很快”演示“能量凈增益”，即產(chǎn)出能量高于引發(fā)核聚變反應(yīng)所使用能量，這意味著Helion或?qū)⒊蔀槭准覍?shí)現(xiàn)這一里程碑的民間企業(yè)。

但奧爾特曼也強(qiáng)調(diào)，從技術(shù)演示到實(shí)際應(yīng)用，還需要解決建立工廠、獲得監(jiān)管批準(zhǔn)等一系列問題，這可能需要幾年時(shí)間。

Helion的第六代原型機(jī)“特倫塔”（Trenta）。Helion

受此消息影響，1月7日午后，可控核聚變概念走強(qiáng)，久盛電氣20CM漲停，弘訊科技、海陸重工、融發(fā)核電漲停，東方鉭業(yè)、利柏特、旭光電子等跟漲。

不過，Helion此前對(duì)外宣傳的的“能量凈增益”預(yù)定目標(biāo)，是指第七代原型機(jī)“北極星”（Polaris）將于2024年底建造完成并成功少量發(fā)電，而目前顯然已“翻車”。事實(shí)上，早在去年7月，彭博社就曾長文質(zhì)疑過Helion的實(shí)力，指其對(duì)外“講故事”融資，卻不見研究成果公布。

實(shí)現(xiàn)“能量凈增益”極其困難，且成本高昂

核聚變是太陽和恒星的能量來源。在這些星體核心的巨大熱量和重力下，氫原子核相互碰撞，聚合成更重的氦原子，并在此過程中釋放出大量能量。因核聚變不會(huì)產(chǎn)生放射性廢物，可控核聚變技術(shù)有望為人類提供近乎無限的清潔能源，幫助人類擺脫對(duì)化石燃料的依賴。然而在地球上想要引發(fā)核聚變需要穩(wěn)定維持1億℃，沒有任何容器能抗住如此高溫，因此主流可控核聚變方法包括以托卡馬克為代表的磁約束聚變（MCF）、激光點(diǎn)火為代表的慣性約束聚變（ICF）和兩者相結(jié)合的磁慣性聚變（MIF）。

其中，美國加利福尼亞勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的科研人員在激光慣性約束路線下，于2022年12月使用“國家點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)設(shè)施”（NIF）進(jìn)行了歷史上首次有“能量凈增益”的可控核聚變實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，NIF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，首次展示了慣性約束核聚變的最基本科學(xué)原理。2023年7月，LLNL科研人員再次成功實(shí)現(xiàn)了“能量凈增益”，此次反應(yīng)堆產(chǎn)生了約3.5兆焦耳的能量輸出。

位于美國加利福尼亞LLNL實(shí)驗(yàn)室的“國家點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)設(shè)施”靶室。LLNL

NIF的點(diǎn)火雖然有效地證明核聚變科學(xué)是合理的，但離商業(yè)化卻過于遙遠(yuǎn)。中國科學(xué)院院士賀賢土就指出，NIF激光器本身效率極低。實(shí)際上，電能變?yōu)榧す獾哪芰啃始s為0.5%，LLNL只強(qiáng)調(diào)了輸入能量，為了產(chǎn)生這輸入的2.1兆焦耳光能，激光束運(yùn)行卻至少需要提供大約400兆焦耳的能量。此外，NIF激光輸出一次只能點(diǎn)火一次，且持續(xù)時(shí)間僅為幾十億分之一秒，然后必須冷卻幾小時(shí)才能再次啟動(dòng)，而商業(yè)反應(yīng)堆則需要每秒點(diǎn)火多次。

而在磁約束核聚變路線上，中國、歐盟正在不斷取得突破。目前多國參與的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆計(jì)劃（ITER），還將建造最大、最復(fù)雜的托卡馬克裝置，這是僅次于國際空間站的第二大國際科學(xué)合作工程，締約國包括歐盟、美國、俄羅斯、中國、日本、韓國、印度七個(gè)國家和地區(qū)，目標(biāo)是驗(yàn)證核聚變能源的科學(xué)和工程可行性。

位于法國圣保羅-萊迪朗斯的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）的預(yù)組裝大廳。新華社

但托卡馬克的線圈只能從外束縛住等離子體，內(nèi)部還需要引入電流，這可能會(huì)導(dǎo)致等離子體破裂撞到容器壁上釋放巨大的能量，因此托卡馬克的外壁結(jié)構(gòu)造價(jià)會(huì)非常高昂。同時(shí)，托卡馬克至今還未實(shí)現(xiàn)“能量凈增益”，而研究發(fā)現(xiàn)裝置越大磁場(chǎng)越強(qiáng)，則成功率越高，這些因素都是多國決定合力建造ITER的原因。

目前，隨著美國2022年“能量凈增益”突破的鼓舞，美國正在加大對(duì)核聚變研究的投入，多家私營企業(yè)也希望在聚變能源領(lǐng)域有所成就，其中就包括成立于2013年的Helion 。不過，他們都要面對(duì)承擔(dān)聚變裝置高額成本的問題。

Helion簽對(duì)賭協(xié)議，宣稱要在2028年實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)電

為了解決成本問題，Helion 使用將磁約束和慣性約束相結(jié)合的磁慣約束性聚變（MIF），其研發(fā)的場(chǎng)反熱核聚變反應(yīng)堆是一個(gè)沒有環(huán)形場(chǎng)線圈、直線型的杠鈴形狀等離子體加速器裝置，通過強(qiáng)大磁場(chǎng)將氣體混合物壓縮加熱至原子分裂的程度并在設(shè)備的兩端形成等離子體。磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)等離子體以161萬 km/h 的速度相互撞擊并進(jìn)一步壓縮，從而產(chǎn)生超過高溫引發(fā)核聚變反應(yīng)。

磁壓縮場(chǎng)反位形聚變裝置設(shè)計(jì)原理圖。Helion

2021年，Helion憑借其第六代原型機(jī)“特倫塔”（Trenta）成為首個(gè)將等離子體加熱到1億℃的民間核聚變企業(yè)；2023年1月，Helion停止運(yùn)行特倫塔，開始建造第七代原型機(jī)“北極星”，“北極星”將重點(diǎn)演示產(chǎn)生少量電力。

Helion聲稱，其發(fā)電技術(shù)類似于電車制動(dòng)原理，可以將產(chǎn)生的電子直接進(jìn)行回收，無需通過傳統(tǒng)的蒸汽帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)化電能等步驟，從而大幅提高能量轉(zhuǎn)化效率，其發(fā)電成本目標(biāo)是每千瓦時(shí)僅需1美分。

2024年5月10日，Helion宣布與科技巨頭微軟簽署對(duì)賭協(xié)議，微軟同意從其公司首座核聚變發(fā)電站購買電力，為此Helion計(jì)劃將在2024年實(shí)現(xiàn)凈能量輸出，2028年實(shí)現(xiàn)為微軟供電50MW的目標(biāo)。這個(gè)賭約也成功吸引更多潛在客戶。4個(gè)月后，Helion又與北美最大的鋼鐵生產(chǎn)商和回收商紐柯（Nucor）宣布了一項(xiàng)協(xié)議，為后者開發(fā)一座500兆瓦的聚變發(fā)電廠。

外界質(zhì)疑只會(huì)講故事，卻不見研究成果

值得注意的是，文章開頭奧爾特曼關(guān)于“Helion將很快演示能量凈增益”的說法，是在彭博社采訪下的應(yīng)詢回應(yīng)。幾個(gè)月前，彭博社就曾發(fā)文質(zhì)疑Helion只會(huì)對(duì)外界“講故事”，卻對(duì)工作進(jìn)展一直“諱莫如深”。

彭博社文章提到，雖然亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯、微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨等人都大力支持核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但與他們不同的是，奧爾特曼卻將個(gè)人財(cái)富的非常大一部分押注在Helion這個(gè)初創(chuàng)公司上，去追逐這種如“圣杯”一樣難以觸摸但又接近無限的清潔能源。由于奧爾特曼的投資，Helion成為資金規(guī)模排第三的核聚變玩家，但是卻一直沒有拿出任何可以站住腳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

當(dāng)時(shí)，彭博社聯(lián)系Helion的現(xiàn)任員工以及前員工們，他們都對(duì)公司的進(jìn)展表示失望，并認(rèn)為Helion不可能像對(duì)外宣傳的那樣在2024年10月完成“北極星”的建造，而隨著時(shí)間進(jìn)入2025年，這個(gè)說法已經(jīng)得到證實(shí)。

來自美國威廉瑪麗學(xué)院的等離子體物理學(xué)教授薩斯基亞·莫迪克，就對(duì)高調(diào)“講故事”最后翻車的可能性表示擔(dān)憂?！斑@將對(duì)整個(gè)聚變領(lǐng)域都造成負(fù)面影響”，她認(rèn)為，Helion就不應(yīng)該做出這種可能不會(huì)兌現(xiàn)的承諾。

同時(shí)，Helion還拒絕參加一系列同行會(huì)議。一名Helion前員工表示，Helion的管理層拒絕了一些同行活動(dòng)的請(qǐng)求，也拒絕回應(yīng)關(guān)于公司為何大肆宣揚(yáng)其成就（比如將等離子體加熱到1億℃）但又不發(fā)表研究成果的各種提問。

Helion創(chuàng)始人之一的大衛(wèi)·柯特利

對(duì)此，一些人將Helion 創(chuàng)始人大衛(wèi)·柯特利（David Kirtley）描述為對(duì)保密的絕對(duì)狂熱者，稱他是擔(dān)心自己的成果被掠奪，經(jīng)常會(huì)在內(nèi)部會(huì)議上散播關(guān)于商業(yè)間諜的觀點(diǎn)。而柯特利本人甚至在美國國會(huì)上影射中國同行，稱中國正在制造一臺(tái)機(jī)器，“看起來就像Helion 2014年發(fā)布的原型圖”。

彭博社這篇文章還提到，奧爾特曼目前不遺余力地在X平臺(tái)（原推特）、主流媒體、以及自己的博客上，吹捧Helion。他告訴外界，Helion的方案是他“迄今為止見過最有前途的聚變方法”。

另一方面，根據(jù)聚變行業(yè)協(xié)會(huì)（FIA）2024年7月17日發(fā)布《2024年全球聚變行業(yè)報(bào)告》，全球共有45家核聚變企業(yè)參與調(diào)研，累計(jì)融資規(guī)模達(dá)到71億美元，較2023年增加9億美元。其中有8家企業(yè)采用仿星器技術(shù)路線、7家采用激光慣性約束。此外，采用托卡馬克、球形托卡馬克、場(chǎng)反位形技術(shù)路線的商業(yè)公司均為3家。

在這35家受訪回復(fù)的企業(yè)中，只有3家認(rèn)為2030年之前可以實(shí)現(xiàn)把核聚變電力輸送到電網(wǎng)；另外22家認(rèn)為，這將在2030-2035年之間實(shí)現(xiàn)。

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