行业前瞻 | MIT实现核聚变创世纪突破 AI时代终极能源大门打开

近日一则关于某科技圈顶级大佬称AI尽头是光伏储能的传闻引发市场热议。传闻有待考证，但关于遭称为终极能源的核聚变确实迎来了重大突破。

最近MIT等离子体科学与核聚变中心以及英联邦聚变系统(CFS)发表了一篇综合报告。这份报告援引在「IEEE应用超导会刊」3月份特刊上6篇独立研究的论文，证明了：MIT在2021年实验中采用「高温超导磁体」以及无绝缘的设计，是完全可行且可靠的。同时还验证了，团队在实验中使用的独特超导磁体，足以作为核聚变发电厂的基础。

2021年9月5日凌晨，在麻省理工学院等离子体科学与核聚变中心(PSFC)的实验室，工程师们实现了一个重大里程碑：一种由「高温超导材料」制成的新型磁体，达到了20 tesla的大规模磁场强度的世界纪录。要知道，20 tesla正是建造核聚变发电厂所需的磁场强度。如果这一结果能遭验证，就意味着核聚变有望产生净功率输出，并有可能开创一个几乎无限的发电时代。

一、核聚变正成为投资热点

聚变行业协会(FIA)此前发布的第三份年度报告《全球核聚变行业报告》称，全球核聚变行业投资从2022年的48亿美元增至62.1亿美元，有13家新公司加入核聚变的开发，23家企业预计首座聚变反应堆将在2035年前并网发电。

技术进步的背后需要巨大的资本支持。作为掌控未来的核心技术，核聚变正吸引越来越多的顶级大佬入局。

OpenAI首席执行官Sam Altman向一家名为Helion Energy的核聚变初创公司投入了3.75亿美元，硅谷“创投教父”Peter Thiel也投资了这家公司;亚马逊创始人杰夫·贝索斯则投资了加拿大核聚变公司General Fusion;微软公司已与核聚变初创公司Helion Energy 签署购电协议，将于2028年从其购买电力。比尔盖茨旗下的基金Breakthrough Energy Ventures则是领投了家核聚变能源公司——Type One Energy。

华尔街见闻，2023年5月据日经新闻报道，由三菱商事、关西电力、日本政府旗下基金等16家企业和政府组建的联盟，正准备向一家致力于核聚变发电商业化的初创公司Kyoto Fusioneering投资100亿日元(7360万美元)。Kyoto Fusioneering在遭称为“回旋振荡管(gyrotron)”的等离子加热装置领域具有较高技术能力，这是促进核聚变反应的核心装置。

久兴投资基金经理郑楠认为，融易新媒体消息，AI时代的加速到来，算力爆炸需要无法估量的能源作为支撑，核聚变几乎是唯一选项。正是这个原因，可控核聚变吸引了科技大佬们的竞相争夺。

二、核聚变概念

传统核能是基于核裂变。核裂变类似二细胞分裂，在核裂变中，一个原子会分裂成更小的粒子，并放出原子核的结合能。这种能量将会以热能和辐射的形式释放，其中热能遭用来将水加热成蒸汽，从而使涡轮机转动并驱动发电机发电。

核聚变则是通过两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核，并释放巨大能量的过程。核聚变反应堆通常使用一种可从海水中提取的氢同位素，称为氘(氢-2)。当受到高热和高压时，电子遭迫离开氘原子，产生等离子体。这种等离子体是一种过热的电离气体，需要用强磁场来控制，因为它的温度可以达到1亿摄氏度以上，是太阳核心温度的十倍。辅助加热系统将温度提高到核聚变所需的水平(1.5-3亿摄氏度)，通电的等离子体粒子发生碰撞并加热。这些条件允许高能粒子在碰撞时克服其自然电磁排斥力，将它们融合在一起并释放出巨大的能量。

核聚变反应释放的能量比核裂变更多，而且不会像核裂变那样产生有害的长期放射性废物。用于核聚变的燃料可以从海水中提取，几乎是“取之不尽用之不竭”。这意味着，谁能够掌握核聚变技术，谁就将成为未来全球能源乃至政经主导者。

三、可控核聚变技术路线

人类想要能够利用核聚变，就得能够控制核聚变的速度和规模，以实现安全、持续、平稳能量输出的核聚变反应，也就是可控核聚变。目前主流有两种技术路线：激光约束核聚变(也称为惯性约束)、磁约束核聚变。

1.激光约束核聚变

激光约束核聚变(ICF)的基本思想是:利用激光或离子束作驱动源，脉冲式地提供高强度能量，均匀地作用于装填氘氚(DT)燃料的微型球状靶丸外壳表面,形成高温高压等离子体，利用反冲压力,使靶外壳极快地向心运动，压缩氘氚主燃料层到极高密度，并使局部氘氚区域形成高温高密度热斑,达到点火条件，在高温高密度热核燃料来不及飞散前，进行充分热核燃烧,放出大量聚变能。