科学界用了几十年都没搞成受控核聚变，一家初创凭什么敢说自己能行？

在温哥华郊外，一家名为通用聚变（General Fusion）的初创公司正致力于实现一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，这正是我们梦寐以求的东西。

该公司正在开发的，是一种核聚变反应堆，如果成功的话，它可能意味着化石燃料时代的终结。届时，我们获取能源的过程将和恒星内部发生的过程一模一样。可以说，这是我们人类一直以来的一个梦想。

由于气候变化的原因，不会产生温室气体的核能比以往显得更具吸引力，但难题是如何处理留下的放射性核废料。核聚变有望解决核裂变发电存在的种种问题。

核聚变所需的燃料非常充足（海水），而且产生的副产品氦气无毒无害。以前，通过核聚变获取能源似乎是根本无法实现的目标。现在，General Fusion正在尝试一种全新的核聚变方案，杰夫·贝索斯（Jeff Bezos）等著名投资者纷纷向该公司伸出了援手。

当今传统的核裂变反应堆是把一个原子分裂成两个或多个质量较小的原子，而核聚变是在密闭装置内部，把两个质量较小的原子合并成一个质量较大的原子。从数学上来说，核聚变反应会导致一点点的质量损失，而由于那个简单的公式E=mc²，损失的那一点点质量会转换成巨大的能量。

但有个问题：现有的各种核聚变方案耗费的能量超过了它们创造的能量。这意味着目前的试验性方案能效不足，无法从经济意义上实现产出。因此，核聚变发电技术实用化似乎总也摘不掉 “还需要几十年时间才能实现”的帽子。

“我们其实已经能够实现核聚变，”General Fusion业务拓展副总裁乔治·鲁宾（George Rubin）说，“我们一直无法让核聚变产生的能量超过投入的能量。但这也不是什么违背宇宙规律的事情。”

乔治·鲁宾

对于目前的核聚变项目，我们有理由保持乐观。

多家初创公司加入了国际热核聚变实验反应堆（ITER）等大型项目，比如美国Tri Alpha公司和英国Tokamak Energy公司，目标是找到可行的方案。实际上，Tokamak Energy已经实现“第一次等离子体”，也就是说，他们在其原型装置内部，成功控制了一团超高温材料。

“大型核聚变项目的科学成就提供了知识基础，推动了目前的进展，”鲁宾说，“还有其他行业取得的巨大进步，比如材料行业。高温超导体、激光器和脉冲功率系统不是为核聚变而生，但它们对于能够做到哪一步有很大的影响。”

General Fusion的计划是绕过涉及超导体的复杂问题，提出另外一种反应堆设计，名为磁化靶聚变（Magnetized Target Fusion，简称MTF）。

MTF不是依赖于巨大的激光器，而是把氘氚等离子体注入一个直径3米的球形装置，试图以此产生核聚变。该装置内壁布满铅锂液态金属，这些金属液体被抽走，形成漩涡（就像水从浴缸排水口流走时形成的漩涡）。装置外面包覆有200个活塞，通过它们产生的音波，来压缩与金属液体漩涡混合的等离子体，每秒一次。压缩会把等离子体加热至1.5亿摄氏度，从而导致核聚变发生。General Fusion把该装置称为球形马克。

MTF解决了其他试验性核聚变反应堆设计方案尚未解决的一个问题。液态金属内衬与热交换器相连，这意味着可以产生蒸汽，驱动涡轮机发电。而其他类型的反应堆还需要想办法捕获产生的热量。

但General Fusion不得不面对一个巨大的障碍：把等离子体加热至1.5亿摄氏度。在这样的高温下，电离气体会变得非常不稳定。对其他方案来说，如何约束暴躁的等离子体也是个巨大难题。只有启动了第一个原型装置（时间尚未确定）后，General Fusion才能知道会发生什么。

从很多方面来说，MTF方案考虑到了其他反应堆面临的问题。例如，液态金属内衬可以解决第一壁问题，因为它阻止中子破坏球形马克的钢制封闭层。General fusion认为，等离子体稳定性的问题也被考虑在内，因为真正的反应时间非常短。

“我们只需要等离子体持续几百微妙，”General Fusion发言人蒂姆·霍华德（Tim Howard）说：“我们预计，依靠我们近几年大量积累的等离子体物理知识，这个问题将是可以解决的。”

反应堆每秒注入微量的等离子体，然后等离子体被压缩，达到极高的温度

General Fusion的目标是在2030年建成核聚变反应堆。该公司认为，必须通过资助学术项目和新兴市场私营企业的方式，把更多的人才吸引到加拿大。General Fusion的支持者声称，核聚变的初期发展阶段提供了领先竞争对手的机会。

2030年这个时间点很重要。虽然可再生能源将在未来的电网中扮演重要角色，但它们提供的电量仍然比不上核能、天然气或者煤炭。

核聚变能可以让人类摆脱高碳生活，但它现在需要人们的支持，才能变成未来的能源。

翻译：于波

来源：Motherboard