參考消息網10月28日報道英國《新科學家》周刊10月22日刊登題為《一大批核聚變初創企業能否帶來無限的清潔能源？》的文章，作者是托馬斯·盧頓。全文摘編如下：
1951年3月，阿根廷總統胡安·庇隆宣布了巴塔哥尼亞北部衛姆島上一個秘密項目的結果。他說，該國科學家已經實作核聚變，将對太陽供能的反應進行開發利用，這預示着未來能源能夠“像牛奶一樣，裝在半升的瓶子裡”出售。但事态很快變得難看起來，研究人員從衛姆島歸來後報告說，整件事情是一場耗費巨資、令人尴尬的騙局。衛姆島鬧劇是一個極端的例子。不過，人們還是前赴後繼地試圖将恒星能量轉化為用之不竭的清潔能源。
僅在過去一年裡，私營核聚變公司獲得的投資就超過該行業在曆史上吸收的投資總額。核聚變科學家梅勒妮·溫德裡奇說：“投資者認為，核聚變會成功。”一些公司甚至承諾在十年内建造商業核聚變反應堆。
然而，目前很難判斷的是，國家出資的大型核聚變項目最近取得的進展，加上私營企業正在開發的新技術和反應堆設計，是否真構成了一個轉折點。當我們對目前的熱潮進行抽絲剝繭的審視，能夠得出核聚變反應堆在2030年前後向電網供電的結論嗎？
實驗室裡制造“小太陽”
核聚變的實體原理很簡單。核裂變是現有核電站所做的事情，通過鈾等重原子衰變釋放能量。相比之下，核聚變涉及将非常輕的元素（通常是氫）的原子核聚合成更重的原子核。每個新形成的原子核的總品質小于原來那兩個形成聚合的原子核的重量之和，缺失的品質釋放為巨大的能量。這就是太陽的供能過程。
然而，在地球上制造一個微型太陽絕非易事，因為自我維持的核聚變隻有在恒星核心高得離譜的溫度和壓力下才能發生。即使我們在實驗室中成功啟動了核聚變，反應也會很快結束。英國曼徹斯特大學的核聚變科學家李·馬吉茨說：“這異常困難。我們正在嘗試做太陽正在做的事情，不會産生太陽耀斑，而且是在一個小得多的容器裡。”
太陽耀斑是等離子體的強烈爆發，以每小時數百萬公裡的速度不規律地噴射到太空中。它們象征着核聚變物質所具有的極其不穩定的性質。溫德裡奇說：“等離子體是一種難以捉摸、美麗的物質狀态。”
對于在世界各地的實驗設施中追求實作核聚變的人來說，這是一個挑戰。在許多情況下，這些反應堆使用了甜甜圈的形狀，被稱為托卡馬克裝置，利用磁場使等離子體懸浮，以控制等離子體，同時注入能量以啟動核聚變反應。隻有當等離子體變得足夠熱，以足夠高的密度維持足夠長的時間時，反應堆就會進入“點火”狀态，這意味着核聚變反應可以自我維持。
在這一方面，目前已經取得進展。今年8月，由羅龍洙（音）上司的南韓首爾大學團隊利用南韓超導托卡馬克進階研究（KSTAR）裝置，在大約6倍于太陽核心溫度的情況下實作了30秒的核聚變反應。2021年12月，在英國牛津的歐洲聯合環狀反應爐（JET），在持續5秒的反應中産生了5900萬焦耳的熱能，創造了全球核聚變的新紀錄。溫德裡奇說：“如果我們能夠維持5秒鐘，就意味着有可能維持5小時。”
核聚變發電仍不成熟
但點火隻是開始。這些國家資助的核聚變實驗從來沒有被設計成發電站。在短暫實作核聚變之後，人們便關閉反應堆，仔細研究結果，并對實驗進行改造。美國普林斯頓大學的史蒂夫·考利說：“我們不知道的是，我們用核聚變發電的成本是否會低于消費者願意支付的電價。”
在過去一年裡，美國國家點火設施（NIF）的科學家們一直無法重複實作可持續的核聚變反應。内爆膠囊中的微小瑕疵可能意味着它們的金剛石外殼碎片會散落到等離子體中，對核聚變反應産生幹擾。對了，每個膠囊目前的成本是大約100萬英鎊。
即使采用久經考驗的托卡馬克裝置，實驗反應堆也隻能短時間運作。歐洲聯合環狀反應爐的5秒紀錄受到反應堆銅線圈的限制，如果受到核聚變過程中釋放的中子太長時間的轟擊，銅線圈就會過熱。試驗性托卡馬克裝置的笨重和複雜性也意味着它們的建造可能就需要幾十年的時間——掌握使用還要很多年。
最重要的是，還沒有人實作從點火到淨發電的飛躍。顯然，獲得的能量比投入的能量多是建設任何發電站的先決條件。美國國家點火設施是現有紀錄的保持者，産生的能量是注入内爆膠囊的70%。國際熱核聚變實驗反應堆的團隊表示，該反應堆釋放的能量将是投入能量的十倍——但要等到2035年之後。
歐洲國家核聚變實驗室組織EUROfusion的項目經理托尼·多内估計，我們要等到本世紀60年代，核聚變才能産生可觀的電力。有鑒于此，你或許會奇怪，為什麼一衆私營企業會把“十年内實作商業核聚變”看作一個合理目标。
迎來一波投資熱潮
可以确定的是，目前迎來了一波核聚變投資熱潮。根據美國核聚變産業協會（FIA）的最新調查，其所代表的30餘家公司在過去一年裡宣布得到了30億美元的私人融資，外加來自政府的1.17億美元。
總部設在美國馬薩諸塞州的英聯邦聚變系統公司（CFS）是其中一家獲得衆多支援的公司。該公司最近展示了一種由新型高溫超導體制成的磁體，功率是當今最好的托卡馬克磁體的兩倍，由此籌集到18億美元。這應該意味着人們可以對核聚變等離子體施加更大的壓力，防止熱量散失，使建造更小的反應堆成為可能。CFS宣稱，到2025年，該公司的反應堆發出的能量将超過投入。該公司首席執行官鮑勃·馬姆加德表示：“我們目前不是處于發現模式，而是處于執行模式。”
英國的托卡馬克能源公司和計劃中的由英國政府出資建設的球形托卡馬克能源生産（STEP）反應堆，都将使用一種新型的球形托卡馬克裝置。這使得反應堆可以變得更小，因為對于相同體積，球體表面積比甜甜圈小，是以磁場可以更有效地推動。與CFS一樣，托卡馬克能源公司表示将在20年代中期啟動試點反應堆，并在30年代初啟動商業反應堆。
在實作将太陽裝進瓶子裡的夢想之前，還有很多工作要做。那些私營核聚變公司宣稱，它們需要的隻是适當的投資，投資規模與任務大小和潛在回報成正比。當然，核聚變從未真正得到政府的适當支援。多内說：“（讓政府）跟上節奏并不容易。”
來源：參考消息網