科學界用了幾十年都沒搞成受控核聚變，一家初創憑什麼說自己行？

在溫哥華郊外，一家名為通用聚變（General Fusion）的初創公司正致力於實現一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，這正是我們夢寐以求的東西。

該公司正在開發的，是一種核聚變反應堆，如果成功的話，它可能意味著化石燃料時代的終結。屆時，我們獲取能源的過程將和恆星內部發生的過程一模一樣。可以說，這是我們人類一直以來的一個夢想。

由於氣候變化的原因，不會產生溫室氣體的核能比以往顯得更具吸引力，但難題是如何處理留下的放射性核廢料。核聚變有望解決核裂變發電存在的種種問題。

核聚變所需的燃料非常充足（海水），而且產生的副產品氦氣無毒無害。以前，通過核聚變獲取能源似乎是根本無法實現的目標。現在，General Fusion正在嘗試一種全新的核聚變方案，傑夫·貝索斯（Jeff Bezos）等著名投資者紛紛向該公司伸出了援手。

當今傳統的核裂變反應堆是把一個原子分裂成兩個或多個質量較小的原子，而核聚變是在密閉裝置內部，把兩個質量較小的原子合并成一個質量較大的原子。從數學上來說，核聚變反應會導致一點點的質量損失，而由於那個簡單的公式E=mc2，損失的那一點點質量會轉換成巨大的能量。

但有個問題：現有的各種核聚變方案耗費的能量超過了它們創造的能量。這意味著目前的試驗性方案能效不足，無法從經濟意義上實現產出。因此，核聚變發電技術實用化似乎總也摘不掉 「還需要幾十年時間才能實現」的帽子。

「我們其實已經能夠實現核聚變，」General Fusion業務拓展副總裁喬治·魯賓（George Rubin）說，「我們一直無法讓核聚變產生的能量超過投入的能量。但這也不是什麼違背宇宙規律的事情。」

喬治·魯賓

對於目前的核聚變項目，我們有理由保持樂觀。

多家初創公司加入了國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）等大型項目，比如美國Tri Alpha公司和英國Tokamak Energy公司，目標是找到可行的方案。實際上，Tokamak Energy已經實現「第一次等離子體」，也就是說，他們在其原型裝置內部，成功控制了一團超高溫材料。

「大型核聚變項目的科學成就提供了知識基礎，推動了目前的進展，」魯賓說，「還有其他行業取得的巨大進步，比如材料行業。高溫超導體、激光器和脈衝功率系統不是為核聚變而生，但它們對於能夠做到哪一步有很大的影響。」

General Fusion的計劃是繞過涉及超導體的複雜問題，提出另外一種反應堆設計，名為磁化靶聚變（Magnetized Target Fusion，簡稱MTF）。

MTF不是依賴於巨大的激光器，而是把氘氚等離子體注入一個直徑3米的球形裝置，試圖以此產生核聚變。該裝置內壁布滿鉛鋰液態金屬，這些金屬液體被抽走，形成漩渦（就像水從浴缸排水口流走時形成的漩渦）。裝置外麵包覆有200個活塞，通過它們產生的音波，來壓縮與金屬液體漩渦混合的等離子體，每秒一次。壓縮會把等離子體加熱至1.5億攝氏度，從而導致核聚變發生。General Fusion把該裝置稱為球形馬克。

MTF解決了其他試驗性核聚變反應堆設計方案尚未解決的一個問題。液態金屬內襯與熱交換器相連，這意味著可以產生蒸汽，驅動渦輪機發電。而其他類型的反應堆還需要想辦法捕獲產生的熱量。

但General Fusion不得不面對一個巨大的障礙：把等離子體加熱至1.5億攝氏度。在這樣的高溫下，電離氣體會變得非常不穩定。對其他方案來說，如何約束暴躁的等離子體也是個巨大難題。只有啟動了第一個原型裝置（時間尚未確定）後，General Fusion才能知道會發生什麼。

從很多方面來說，MTF方案考慮到了其他反應堆面臨的問題。例如，液態金屬內襯可以解決第一壁問題，因為它阻止中子破壞球形馬克的鋼製封閉層。General fusion認為，等離子體穩定性的問題也被考慮在內，因為真正的反應時間非常短。

「我們只需要等離子體持續幾百微妙，」General Fusion發言人蒂姆·霍華德（Tim Howard）說：「我們預計，依靠我們近幾年大量積累的等離子體物理知識，這個問題將是可以解決的。」

反應堆每秒注入微量的等離子體，然後等離子體被壓縮，達到極高的溫度

General Fusion的目標是在2030年建成核聚變反應堆。該公司認為，必須通過資助學術項目和新興市場私營企業的方式，把更多的人才吸引到加拿大。General Fusion的支持者聲稱，核聚變的初期發展階段提供了領先競爭對手的機會。

2030年這個時間點很重要。雖然可再生能源將在未來的電網中扮演重要角色，但它們提供的電量仍然比不上核能、天然氣或者煤炭。

核聚變能可以讓人類擺脫高碳生活，但它現在需要人們的支持，才能變成未來的能源。

翻譯：于波

來源：Motherboard

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