裂变到聚变:资本正流向核技术的新前沿

今年的麻省理工学院能源会议都是关于将彻底改变能源领域的“强硬”技术和想法。4月，学者、商人和政策制定者齐聚波士顿，讨论能源技术发展的现状，并展示新的想法。

通用核聚变公司的首席执行官克里斯·莫里和联邦核聚变系统公司的首席执行官鲍勃·芒加德在一项尚未在当前的能源市场上出现的技术——聚变能源上向人们开了绿灯。

核聚变可以被认为是核电站现在使用的核裂变的对立面，核裂变是指原子核分裂成两个或更多更小的部分。在核聚变过程中，两个较轻的原子核相撞，形成一个较重的原子核，释放出天文数字的热量，可以用来发电。

核聚变已经在实验环境中进行，但是研究人员还不能从这个过程中产生净正能量。研究人员经常使用Q的概念来衡量聚变能是否能产生净正能量。这里，Q是“氢聚变产生的热能与注入的热能之比，”根据国际热核实验反应堆(ITER)项目。目标是让Q大于1。据Mowry说，许多研究项目都达到了保本水平(Q=1)。

Mumgaard指出，人类的驱动聚变利益“深脱碳欲望”。核聚变的过程中几乎没有排放 - 只氦气作为排。如果融合技术可以成功地商业化并融入电网，它可以大大有助于应对气候变化和未来的能源危机很长的路要走。

芒加德指出，人类“对深度脱碳的渴望”推动了对核聚变的兴趣。

与其他低碳能源相比，核聚变也具有优势。例如，核聚变不受间歇性问题的影响，而太阳能和风能曾因间歇性问题而受到批评，而且核聚变也不会像2011年福岛核灾难那样给裂变带来公众的污名。

然而，融合仍需要克服技术和经济上的障碍。越来越多的民营企业正在加紧挑战 - 如纽约时报最近把它在美国，这项技术“吸引了有科学头脑的企业家和愿意长线投资的投资者”。These ventures aim to help demonstrate the practical viability of fusion technology.

私营工业建设的漫长岁月聚变科学研究的政府支持了。Now, "the process of transforming ‘I know how to make fusion happen’ to ‘how do you make fusion practical?’ is the role of private industry, because they can do it better, faster, cheaper," said Mowry in a follow-up interview with CEFF.

那么现在怎么办？什么是民营资本在做移动融合的能量从一个有前途的想法实现商业化？

融合需要资本和耐心

核聚变是太阳的动力。它是太阳系所有能量的基本来源。为了模拟地球上的核聚变过程，我们还需要创造同样高的温度和密度，并能够将等离子控制在1亿至1.5亿摄氏度，以便发生长期反应。约束对于在足够长的时间内保持系统的热度和密度以进行反应尤为重要。

由于这些强烈的技术要求，核聚变需要大量的资本投资来开发部署核聚变所需的技术和基础设施。Mumgaard强调，聚变研究和实验设备耗资数十亿美元。出于这个原因，聚变能源初创必要巨大的财政支持，投资于设备和人力资本弥合研究和商业化之间的差距。

由于这些强烈的技术要求，核聚变需要大量的资本投资来开发部署核聚变所需的技术和基础设施。

幸运的是，在融合的投资是真正“起飞，”莫里说。他说，在来自风险投资总额近$ 1十亿已自2002年以来除投资于融合，融合私有企业每年推出。

更多的资源如何流向融合努力的一个例子是突破能源风险投资，创业基金亿万富翁，例如比尔盖茨和杰夫贝索斯播种。它特别支持的技术，帮助解决气候变化问题，往往需要大量的资金和较长的时间线。最近，贡献联邦聚变系统的一个未指明的数额，以支持其研究活动。

公共部门和政府也继续支持学术融合研究活动和私人创业。美国在资金融合度上的预算一直是增加近年来，与加拿大政府投资有关38000000以美元计算的通用核聚变。

现在，有了更大的智力和资本，商业聚变能源的发展有望加快。

研究仍然存在

研究今天仍然继续以超前的技术。ITER值得注意的是:一个国际核聚变研究倡议和世界上最大的磁约束等离子体物理实验。ITER反应堆的目标是获得10倍的能源回报:50兆瓦的输入加热功率产生500兆瓦的热输出功率。这个长达几十年的项目正处于组装和集成阶段，第一次试验计划在2025年进行。

一般融合了一个为期五年的示范项目，旨在表明，融合 - 在当前Q水平 - 能够在发电厂规模的工作，并确认经济背后。

在私人方面，公司从Q上的谈话转向路程，作用于示范项目，实现了实用性。例如，通用融合了一个为期五年的示范项目，旨在表明，融合 - 在当前Q水平 - 能够在发电厂规模工作，并进行确认后的经济利益;公司的宗旨是用这样的示范出售融合电厂“架构”，以公用事业和推出了首个，其独一无二的发电厂。

许多初创公司还在早期与学术机构和行业合作伙伴建立长期合作关系。Mumgaard补充说，将学术界和创业界的精华结合起来，可以帮助“加速穿越死亡之谷”。

挑战仍然领先

然而，期望核聚变能很快实现并成为未来所有能源问题的超级英雄还为时过早。

除了产生净正能量，还需要大约全面商业化的不确定因素加以解决。例如，没有人能给出有关其大量的氦的潜在影响一个明确的答案 - 融合的唯一排放 - 大气。无论是融合还可以扩展到产生足够的能量返回到供应增加人力需求也悬而未决。

但是，一旦能大规模产生净正能量，“聚变技术还会出什么问题呢?”麻省理工学院能源倡议主任鲍勃·阿姆斯特朗在会议上问道。

尽管聚变能本质上是非常安全的，但“很多能量集中在小系统中，这可能会产生标准的工业危险问题，”马加德回答说。此外，由于核聚变涉及到原子粒子的重排，中子激活可能会有潜在的危险。因此，通过限制来跟踪动态原子反应是非常重要的。

核聚变值得等待吗?

尽管所有关于核聚变的不确定性，会议的发言者认为，如果我们能使核聚变能源成为现实，它可以提供除了气候友好型能源之外的许多优势。

Mowry强调，一升聚变燃料可以替代55,000桶石油(和23,500吨二氧化碳)，可以为10,000户家庭提供一年的电力(约100,000兆瓦时的能源)。聚变燃料的高能量密度使其在人口密集地区特别受欢迎。此外，由于核聚变不需要特殊的天气条件或地形(像太阳能和风能)来运行，核聚变燃料预计可以独立于地理位置工作。

据Mowry说，当这项技术成熟后，聚变燃料的批发价格预计将在每兆瓦时50-60美元左右。

对于聚变燃料电源也是取之不尽，用之不竭。融合最常用的燃料是氘和氚。氘同位素可以从海水中蒸馏，氚可以在反应堆中“繁殖”。因此，聚变燃料是容易制造和可调度。

据Mowry说，当这项技术成熟后，聚变燃料的批发价格预计将在每兆瓦时50-60美元左右。在这个价位上，聚变燃料可能能够与传统燃料如竞争在北美批发能源市场原油。

融合的另一优点是一个熔化场景或不可控的链反应的事件，可以重新制定灾害，根据扬声器的零可能性。其废旧产品具有低放射性和被短暂，小于100多年的寿命。

如果融合可以在市场上成为商业上可行的，它的清洁，安全，无排放的电力很快会重塑世界的能源结构。为了唤醒这种潜力，融合将需要更多的创新，科学突破，从政府监管和财政支持，以继续前进。