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【專訪】星環(huán)聚能CEO陳銳:核聚變不是個(gè)典型的商業(yè)化故事

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【專訪】星環(huán)聚能CEO陳銳:核聚變不是個(gè)典型的商業(yè)化故事

該公司目標(biāo)是2030年左右展示一個(gè)可輸出電能的聚變反應(yīng)堆,短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;杖氲目赡苄圆⒉淮蟆?/p>

圖片來(lái)源:星環(huán)聚能

界面新聞?dòng)浾?| 戴晶晶

“六七年后,造出可輸出電能的示范‘人造太陽(yáng)’”。

這是陜西星環(huán)聚能科技有限公司(下稱星環(huán)聚能)創(chuàng)始人兼CEO陳銳的目標(biāo)。

自美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“核聚變點(diǎn)火”并多次復(fù)現(xiàn)后,全球核聚變商業(yè)化進(jìn)程持續(xù)受到社會(huì)和資本市場(chǎng)關(guān)注。

2023年,中國(guó)國(guó)務(wù)院國(guó)資委啟動(dòng)實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)啟航行動(dòng),明確可控核聚變領(lǐng)域?yàn)槲磥?lái)能源的重要方向,由25家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體也在年末成立,為國(guó)內(nèi)核聚變產(chǎn)業(yè)添上一把火。

核聚變是指氘、氚等輕原子核結(jié)合成氦等較重原子核時(shí),放出巨大能量。可控核聚變被稱為“人造太陽(yáng)”,被一直認(rèn)為是人類解決能源問(wèn)題的重要出路,視為人類“終極能源”。

星環(huán)聚能成立于2021年10月,是中國(guó)具有代表性的核聚變商業(yè)公司之一。

去年7月,由清華大學(xué)設(shè)計(jì)、星環(huán)聚能和清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的SUNIST-2建成并開(kāi)展了首輪運(yùn)行,獲得100千安培等離子體電流。這是中國(guó)磁場(chǎng)最強(qiáng)、等離子體性能最高的球形托卡馬克。

2022年6月,星環(huán)聚能完成數(shù)億元天使輪融資,順為資本、昆侖資本、中科創(chuàng)星等多家機(jī)構(gòu)聯(lián)合投資。

近日,星環(huán)聚能創(chuàng)始人兼CEO陳銳接受了界面新聞專訪,透露該公司已完成了新一輪的融資。

陳銳詳細(xì)介紹了星環(huán)聚能的商業(yè)方案和技術(shù)路線。他表示,核聚變的核心挑戰(zhàn)在于如何將聚變?nèi)剂霞訜嶂粮邷夭⒎€(wěn)定控制,AI和高溫超導(dǎo)技術(shù)的突破助力了近年全球商業(yè)核聚變的發(fā)展。

他同時(shí)指出,核聚變或許是個(gè)征服星辰大海的商業(yè)故事,短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;杖氲目赡苄圆⒉淮蟆P黔h(huán)聚能目標(biāo)是,在2030年左右展示一個(gè)可輸出電能的聚變反應(yīng)堆。

星環(huán)聚能創(chuàng)始人CEO陳銳,圖片來(lái)源:星環(huán)聚能

以下為采訪實(shí)錄,刊發(fā)時(shí)有所刪減。

界面新聞:核聚變與傳統(tǒng)核裂變相比,具有哪些優(yōu)勢(shì)?

陳銳:核聚變?cè)跍p少核廢料和放射性、固有安全性、原料可持續(xù)性方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

首先,核聚變幾乎不產(chǎn)生核廢料。聚變過(guò)程主要涉及氫的同位素,例如氘,這些反應(yīng)的放射性相對(duì)較弱。在氘-氚聚變中,盡管會(huì)產(chǎn)生中子,但除此之外幾乎不會(huì)產(chǎn)生其他放射性物質(zhì),這顯著減少了核廢料和相關(guān)放射性問(wèn)題。

第二是其固有安全性。盡管人類追求可控核聚變已有80多年,但至今仍未完全工程化驗(yàn)證。聚變過(guò)程極其復(fù)雜,需要特別高的條件來(lái)實(shí)現(xiàn)可控聚變。因此,一旦在聚變過(guò)程中出現(xiàn)任何問(wèn)題,如溫度損失或等離子體(燃料)約束失效,聚變反應(yīng)條件就會(huì)自然消失,聚變過(guò)程也隨之停止。傳統(tǒng)的核裂變一旦出現(xiàn)問(wèn)題可能難以停止,需要人為干預(yù),從而增加風(fēng)險(xiǎn)。

第三是原料的可持續(xù)性。核裂變面臨的核心挑戰(zhàn)之一是燃料供應(yīng)不足。地球上可用于裂變的鈾元素儲(chǔ)量?jī)H能支撐約一兩百年。相比之下,核聚變所需的原料,如從海水中提取的氘以及置換出的氚,其儲(chǔ)量足以供人類使用數(shù)億年。

界面新聞:星環(huán)聚能是中國(guó)的核聚變商業(yè)公司,您如何去定義核聚變的商業(yè)化?

陳銳:核聚變商業(yè)化可以從兩個(gè)角度定義。首先是公司屬性的轉(zhuǎn)變,過(guò)去從事可控聚變研究的主要是國(guó)家科研院所、高校,或者是國(guó)家間的科研合作機(jī)構(gòu),經(jīng)費(fèi)主要來(lái)源于國(guó)家撥款或科研資金,并不構(gòu)成商業(yè)化。相比之下,商業(yè)化聚變公司雖然也可能由具有國(guó)家背景或經(jīng)驗(yàn)的科研團(tuán)隊(duì)組成,但它們的資金主要來(lái)源于社會(huì)資本和風(fēng)險(xiǎn)投資。這種模式下的公司可以被稱為商業(yè)化聚變公司。

其次,從目標(biāo)角度看,核聚變的商業(yè)化可以理解為科技成果的轉(zhuǎn)化過(guò)程。這個(gè)過(guò)程包含三個(gè)階段:首先是科學(xué)的可行性,即理論上可實(shí)現(xiàn);其次是工程的可行性,即人類有能力實(shí)現(xiàn)這一理論;最后是商業(yè)的可行性,即實(shí)現(xiàn)的方式在經(jīng)濟(jì)上是可接受的。

例如,如果我們花費(fèi)100塊錢驅(qū)動(dòng)可控聚變,而產(chǎn)生的電能賣200塊錢,那么這就是商業(yè)上的成功。因此,所有致力于將可控聚變轉(zhuǎn)化為商業(yè)化產(chǎn)品的公司,都可以被視為商業(yè)化聚變公司。

通過(guò)聚變反應(yīng)可以產(chǎn)生中子,在材料處理和醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面有廣泛的用途。但這是一種附加產(chǎn)品。目前看,如果可控聚變實(shí)現(xiàn),其最核心的應(yīng)用場(chǎng)景將是發(fā)電。

界面新聞:能否介紹一下公司團(tuán)隊(duì)?有哪些關(guān)鍵人物,有何背景?

陳銳:我們的團(tuán)隊(duì)主要來(lái)自清華大學(xué)工程物理系核能聚變實(shí)驗(yàn)室,是以該實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生和教師為基礎(chǔ)組建的。

自2000年起,我們團(tuán)隊(duì)參與建設(shè)了中國(guó)第一部球形托卡馬克裝置,并進(jìn)行了20多年的相關(guān)研究。到了2021年,我們注意到了全球聚變商業(yè)化的機(jī)遇,并利用學(xué)校的團(tuán)隊(duì)資源,通過(guò)合法的科技成果轉(zhuǎn)化平臺(tái),結(jié)合聚變經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)資本,建立了公司。

公司有兩位關(guān)鍵創(chuàng)始人。我自己陳銳,本科畢業(yè)于清華大學(xué)工程物理系,專攻核工程與核技術(shù),后來(lái)轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)學(xué),并有其他創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。另一位創(chuàng)始人譚熠,一直在聚變實(shí)驗(yàn)室工作,負(fù)責(zé)技術(shù)研究,是我們的首席科學(xué)家。

界面新聞:星環(huán)的融資情況如何?投資機(jī)構(gòu)對(duì)你們有何期待?

陳銳:我們已經(jīng)完成了最新一輪的融資,計(jì)劃在年后公開(kāi)(編者注:天使輪后的第二輪)。投資機(jī)構(gòu)對(duì)我們的關(guān)注,主要集中在團(tuán)隊(duì)技術(shù)方案及其與其他團(tuán)隊(duì)方案的比較上。他們想知道為什么是我們的團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)這一核聚變目標(biāo),技術(shù)方案相比其他團(tuán)隊(duì)有什么優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

核聚變確實(shí)不是個(gè)典型的商業(yè)化故事。有些人可能會(huì)說(shuō)跟商業(yè)航天有點(diǎn)像,是一個(gè)星辰大海的故事,但短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;杖氲目赡苄圆⒉淮蟆?/span>

因此,一些投資者也會(huì)關(guān)注除了長(zhǎng)期目標(biāo)外,我們是否有能力在短期內(nèi)通過(guò)相關(guān)的科技成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)生一些收入。

界面新聞: 星環(huán)聚能的商業(yè)計(jì)劃是什么?

陳銳:星環(huán)聚能的商業(yè)計(jì)劃分為五個(gè)階段:

一是技術(shù)和方案積累。我們?cè)谇迦A大學(xué)的運(yùn)行裝置積累了20多年的經(jīng)驗(yàn),包括觀測(cè)到磁重聯(lián)現(xiàn)象,以及長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行托卡馬克裝置中遇到的困難?;谶@些經(jīng)驗(yàn),提出了一種通過(guò)磁重聯(lián)加熱和重復(fù)重聯(lián)的聚變方案,類似于內(nèi)燃機(jī)的方式。這套方案是我們獨(dú)有的。

二是由清華大學(xué)設(shè)計(jì),星環(huán)聚能與清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的SUNIST-2裝置的建設(shè)和初步驗(yàn)證。目前,我們正在與清華大學(xué)合作建設(shè)SUNIST-2裝置,在球形托卡馬克裝置中,該裝置不論整體參數(shù)水平還是磁場(chǎng)強(qiáng)度均達(dá)到中國(guó)第一,全球第三的水平。我們的目標(biāo)是在這個(gè)裝置上進(jìn)行原理的初步驗(yàn)證,尤其是通過(guò)磁重聯(lián)加熱和重復(fù)重聯(lián)的方式,把等離子體加熱到1700萬(wàn)攝氏度。預(yù)計(jì)在2024年年中達(dá)成這個(gè)目標(biāo)。

三是工程可行性的徹底突破。我們計(jì)劃建造一個(gè)名為CTRFR-1的裝置,用于徹底驗(yàn)證可控聚變的工程可行性。這臺(tái)裝置將完全由星環(huán)聚能獨(dú)立設(shè)計(jì)和建造,目標(biāo)是連續(xù)穩(wěn)定地通過(guò)磁重聯(lián)加熱的方式,達(dá)到氘氚聚變所需的1億度溫度。預(yù)計(jì)這一階段將在2027年左右完成。

四是商業(yè)示范堆的建設(shè)。完成第三步后,我們將開(kāi)始建設(shè)一個(gè)能夠輸出電能的商業(yè)化示范聚變反應(yīng)堆。預(yù)計(jì)從2027年底或2028年初開(kāi)始建設(shè),3-5年內(nèi)完成,目標(biāo)是在2030年左右展示一個(gè)可輸出電能的聚變反應(yīng)堆。

五是真正的商業(yè)化。在成功建設(shè)商業(yè)示范堆后,我們將進(jìn)入真正的商業(yè)化階段,將聚變技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際電力生產(chǎn)。

界面新聞:SUNIST-2和CTRFR-1的裝置區(qū)別是什么?分別代表著什么意義?

陳銳:無(wú)論是上個(gè)世紀(jì)的氫彈爆炸,還是歐洲聯(lián)合環(huán)(JET)實(shí)驗(yàn)短暫地通過(guò)聚變發(fā)電,都驗(yàn)證了聚變的科學(xué)可行性。現(xiàn)在的關(guān)鍵是驗(yàn)證聚變的工程可行性。

SUNIST-2裝置旨在部分或初步驗(yàn)證聚變的工程可行性。雖然可控聚變有很多復(fù)雜的指標(biāo),但一個(gè)核心指標(biāo)是作為“人造太陽(yáng)”實(shí)現(xiàn)1億度運(yùn)行。SUNIST-2的目標(biāo)是運(yùn)行我們自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng),將等離子體加熱到1700萬(wàn)攝氏度。這被視為部分驗(yàn)證聚變工程可行性的一步。

與SUNIST-2相比,CTRFR-1的目標(biāo)更為嚴(yán)苛,需要將聚變?nèi)剂霞吹入x子體,加熱到1億攝氏度,也就是氘氚聚變發(fā)生的反應(yīng)溫度,其工藝流程和工作流程將與我們最終的產(chǎn)品相同。如果能達(dá)到這個(gè)目標(biāo),就可以說(shuō)已經(jīng)證明了方案在工程上的可行性,即人類技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可控聚變。

界面新聞:為什么會(huì)選用球形托卡馬克裝置??jī)?yōu)勢(shì)是什么?

陳銳:球形托卡馬克是一種小型化的托卡馬克裝置。在過(guò)去80多年的可控聚變研究中,人類已經(jīng)探索了各種各樣的方案和裝置。托卡馬克作為磁約束路徑,是目前最主流且經(jīng)過(guò)廣泛研究的一條路線,已被眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)采用,包括ITER和JET等大型項(xiàng)目。然而,傳統(tǒng)的托卡馬克裝置通常較大且造價(jià)高昂。

球形托卡馬克作為一種緊湊型的托卡馬克裝置,其在資金和空間使用上更為經(jīng)濟(jì),尤其對(duì)資金相對(duì)有限的商業(yè)化公司來(lái)說(shuō),這種小型化裝置能更有效地利用資源。

此外,球形托卡馬克由于其設(shè)計(jì),擁有更高的貝塔值,即等離子體壓力與磁場(chǎng)壓力的比率,這意味著能更有效地利用磁場(chǎng)來(lái)約束等離子體。

不過(guò),小型化意味著在工程設(shè)計(jì)和操作中的容錯(cuò)空間減少,要求對(duì)裝置的控制更加精準(zhǔn)。緊湊的中心柱位置和對(duì)等離子體的控制要求更高,提出了額外的工程和技術(shù)挑戰(zhàn)。

界面新聞:能否再詳細(xì)介紹一下磁重聯(lián)加熱技術(shù)?

陳銳:這是星環(huán)聚能的獨(dú)有技術(shù),由清華團(tuán)隊(duì)在2018年提出,旨在通過(guò)磁重聯(lián)過(guò)程加熱等離子體,為可控聚變提供一個(gè)高效且經(jīng)濟(jì)的加熱方法。

可控聚變裝置的本質(zhì)是“燒開(kāi)水”,目的是將燃料(等離子體)加熱到極高的溫度以實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。傳統(tǒng)的加熱方法,如使用中性束或波加熱,雖然有效,但成本高昂,幾乎能讓整套裝置的造價(jià)翻倍。另外能量損失大,這使得聚變產(chǎn)生的能量難以覆蓋能量投入,從而影響了聚變的經(jīng)濟(jì)性和商業(yè)化前景。

磁重聯(lián)加熱技術(shù)基于一種物理現(xiàn)象,即在托卡馬克裝置中,由于等離子體的電流產(chǎn)生磁能,這部分磁能可以通過(guò)磁重聯(lián)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為等離子體的動(dòng)能或溫度,實(shí)現(xiàn)等離子體的加熱。這種加熱方式可以視為等離子體通過(guò)其內(nèi)部的“自摩擦”來(lái)提高溫度。

這就避免了額外的能量投入,減少了能量損失,因此大大降低了加熱過(guò)程的成本。通過(guò)利用裝置內(nèi)部產(chǎn)生的磁能直接加熱等離子體,提高了能量轉(zhuǎn)化的效率,使得聚變反應(yīng)的能量輸出更有可能超過(guò)能量輸入。

盡管磁重聯(lián)加熱技術(shù)對(duì)等離子體控制提出了更高要求,并帶來(lái)了額外的工程挑戰(zhàn),星環(huán)聚能團(tuán)隊(duì)?wèi){借過(guò)去20年在該領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn),對(duì)采用這種加熱技術(shù)路徑持有強(qiáng)烈的信心。

界面新聞:您之前提到,星環(huán)采用了類似內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行方式,可以解釋一下嗎?

陳銳:本質(zhì)上,磁重聯(lián)過(guò)程可以視為兩個(gè)等離子體的壓縮過(guò)程,這種壓縮產(chǎn)生能量,再次壓縮則再次產(chǎn)生能量,形成一個(gè)連續(xù)的能量產(chǎn)生循環(huán)。這種運(yùn)轉(zhuǎn)方式的核心在于通過(guò)重復(fù)的壓縮和能量釋放過(guò)程,有效地將等離子體加熱到所需的高溫度,以實(shí)現(xiàn)聚變條件。

采用磁重聯(lián)技術(shù)的一個(gè)自然結(jié)果是必須采用類似內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)方式。這種方式能夠有效地利用每次等離子體壓縮產(chǎn)生的能量,通過(guò)連續(xù)循環(huán)來(lái)達(dá)到并維持聚變所需的高溫。

在我們團(tuán)隊(duì)剛開(kāi)始提出這一方式時(shí),并未意識(shí)到國(guó)際上也有類似的研究正在進(jìn)行。直到2021、2022年,Helion公司發(fā)布其融資公告,我們發(fā)現(xiàn)還有其他團(tuán)隊(duì)也在探索類似的可控聚變方案。Helion的方案不僅僅依賴磁重聯(lián),還包含動(dòng)能轉(zhuǎn)換和撞擊過(guò)程,但其核心思想與我們的內(nèi)燃機(jī)式循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)方式有著相似之處,即通過(guò)重復(fù)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換過(guò)程產(chǎn)生能量。

界面新聞:提到Helion,它們是一家非常高調(diào)的美國(guó)核聚變商業(yè)公司,提出將在2024年展示其北極星(Polaris)原型反應(yīng)堆的發(fā)電能力。您如何看待?

陳銳:Helion確實(shí)在宣傳上很高調(diào),但在技術(shù)細(xì)節(jié)上卻相當(dāng)?shù)驼{(diào)。與其他聚變公司相比,如美國(guó)能源初創(chuàng)公司Commonwealth Fusion Systems、英國(guó)Tokamak Energy等,它們通過(guò)網(wǎng)站、專利申請(qǐng)和發(fā)表的論文,對(duì)外界提供了相對(duì)清晰的技術(shù)路線和面臨的挑戰(zhàn)等信息。

相對(duì)的,Helion在公開(kāi)其技術(shù)細(xì)節(jié)方面則顯得更為保守,除了一些基本的運(yùn)轉(zhuǎn)方案介紹外,其具體的科學(xué)考量和工程設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)大多保持神秘。

Helion的方案被認(rèn)為是全球最激進(jìn)的之一,得到了包括Sam Altman及微軟等的支持。他們預(yù)計(jì)在2024年展示北極星原型反應(yīng)堆的發(fā)電能力,并計(jì)劃在2028年實(shí)現(xiàn)發(fā)電,這無(wú)疑是一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)。

對(duì)于Helion的這種高調(diào)宣傳與低調(diào)技術(shù)的策略,我持觀望態(tài)度。我相信,背后支持Helion的眾多重量級(jí)投資者不會(huì)僅僅為了一個(gè)空洞的承諾而投資。整個(gè)行業(yè)也樂(lè)見(jiàn)Helion或任何其他公司在聚變技術(shù)上取得突破,因?yàn)檫@將對(duì)整個(gè)核聚變領(lǐng)域帶來(lái)巨大的推動(dòng)。

界面新聞:AI和高溫超導(dǎo)材料領(lǐng)域的突破,是否助力了聚變商業(yè)化?

陳銳:是的,這兩點(diǎn)其實(shí)也是可控核聚變商業(yè)化在過(guò)去兩三年突飛猛進(jìn)的關(guān)鍵助力,當(dāng)然也應(yīng)用在星環(huán)聚能的裝置研發(fā)上。

核聚變的核心挑戰(zhàn)在于如何將聚變?nèi)剂霞訜嶂粮邷夭⒎€(wěn)定控制。雖然人類有能力通過(guò)大型裝置實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),如ITER項(xiàng)目所展示的,但這種方法需要巨額投資和長(zhǎng)期建設(shè),且面臨多國(guó)合作的復(fù)雜性和不確定性(編者注:ITER自投建后多次延期,預(yù)算飆升)。Tokamak Energy和Helion都做到過(guò)把等離子加熱到上億度,但仍需要有效穩(wěn)定地約束。

高溫超導(dǎo)材料和AI技術(shù)的突破,使得在更小的裝置中穩(wěn)定約束等離子體成為可能。這意味著可以以較低的成本和更快的速度建設(shè)聚變反應(yīng)裝置,打開(kāi)了核聚變商業(yè)化的局面。

界面新聞: 美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在2022年成功在核聚變實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)凈能量增益,即Q>1,您如何評(píng)價(jià)這一突破?

陳銳:實(shí)現(xiàn)Q大于1確實(shí)是一個(gè)難點(diǎn),這基本意味著能夠把聚變?nèi)剂系入x子體加熱到1億度,并且在一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定控制住它,這是實(shí)現(xiàn)凈能量增益的前提。

但客觀來(lái)說(shuō),激光聚變實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,還有很長(zhǎng)的路要走,特別是相比磁約束聚變,激光聚變離商業(yè)化的距離更遠(yuǎn)。激光聚變要達(dá)到商業(yè)化所需的條件,例如1秒鐘內(nèi)激光需要高頻率地?fù)糁须鞍型瑁颐看尉圩兎磻?yīng)產(chǎn)生的能量增益(Q值)可能需要接近或超過(guò)50。

目前,激光聚變的頻率和Q值距離實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)化輸出還非常遠(yuǎn)。當(dāng)前這件事情是一個(gè)非常重要的科學(xué)成果。

界面新聞:核聚變?cè)趪?guó)際上受到了關(guān)注,如第二十八屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)(COP28)期間,美國(guó)提出了國(guó)際核聚變合作計(jì)劃。 您作為星環(huán)聚能創(chuàng)始人參加了COP28,感受到的國(guó)際商業(yè)核聚變的氛圍如何?

陳銳:我參加COP28,主要目的是學(xué)習(xí)和了解最新的核聚變發(fā)展趨勢(shì)。最近幾年,核聚變領(lǐng)域的確取得了許多里程碑式的進(jìn)展,如美國(guó)NIF的點(diǎn)火成功、CFS、Helion以及Tokamak Energy等公司的大額融資,這些都顯著提高了市場(chǎng)和公眾對(duì)于核聚變的關(guān)注度。

在歐美,核聚變得到了更快的發(fā)展。無(wú)論是立法層面上的支持,還是商業(yè)資本對(duì)該領(lǐng)域的接受程度上,歐美都展現(xiàn)出了積極的態(tài)度。歐美已經(jīng)開(kāi)始將聚變能作為一種非核能源進(jìn)行監(jiān)管,這為商業(yè)資本進(jìn)入核聚變領(lǐng)域創(chuàng)造了更有利的環(huán)境。

相比之下,中國(guó)的VC和PE投資邏輯與歐美存在差異,歐美的風(fēng)險(xiǎn)投資更傾向于理解這種長(zhǎng)期賽道且收益可能延后的商業(yè)模式。因此,我們一直努力向公眾和投資者客觀傳達(dá)我們的聲音,希望增加對(duì)核聚變領(lǐng)域的理解和支持。

界面新聞:如何評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)外的商業(yè)可控核聚變的技術(shù)路線和技術(shù)成熟度差異?

陳銳:在技術(shù)路線方面,國(guó)內(nèi)外的差異并不大。過(guò)去近80年里,全球核聚變領(lǐng)域的交流非常透明和互信,各國(guó)科學(xué)家共同努力推進(jìn)這一領(lǐng)域的發(fā)展。雖然近兩年來(lái)情況有所變化,各方變得更加保守,但總體上無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,正在獲得資本和國(guó)家支持的技術(shù)路線基本是一致的,主要集中在磁約束聚變這一條路線上,包括托卡馬克、球形托卡馬克和場(chǎng)反位形等類型。

由于可控核聚變科學(xué)可行性已經(jīng)被驗(yàn)證過(guò),設(shè)定好了百米賽跑的終點(diǎn),現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)的是哪方能夠?qū)嵺`出一條更優(yōu)秀的路徑,以及一系列可行的工程方案的組合,使其能到達(dá)終點(diǎn)。

在工程能力方面,中國(guó)具有一定的優(yōu)勢(shì)。核聚變項(xiàng)目的成功不僅取決于創(chuàng)新的技術(shù)方案,還需要一套完整的工程和工業(yè)化體系。在高端材料制造、精密加工以及3D打印等方面,中國(guó)擁有強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)積累,這些都是推進(jìn)核聚變工程化進(jìn)程的重要優(yōu)勢(shì)。

盡管中國(guó)在某些方面與歐美存在思路和理念上的差距,如法律監(jiān)管和資本市場(chǎng)的態(tài)度,但在技術(shù)水平上,中西之間的差距并不大,可能只有一年到一年半的時(shí)間差。

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【專訪】星環(huán)聚能CEO陳銳:核聚變不是個(gè)典型的商業(yè)化故事

該公司目標(biāo)是2030年左右展示一個(gè)可輸出電能的聚變反應(yīng)堆,短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;杖氲目赡苄圆⒉淮?。

圖片來(lái)源:星環(huán)聚能

界面新聞?dòng)浾?| 戴晶晶

“六七年后,造出可輸出電能的示范‘人造太陽(yáng)’”。

這是陜西星環(huán)聚能科技有限公司(下稱星環(huán)聚能)創(chuàng)始人兼CEO陳銳的目標(biāo)。

自美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“核聚變點(diǎn)火”并多次復(fù)現(xiàn)后,全球核聚變商業(yè)化進(jìn)程持續(xù)受到社會(huì)和資本市場(chǎng)關(guān)注。

2023年,中國(guó)國(guó)務(wù)院國(guó)資委啟動(dòng)實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)啟航行動(dòng),明確可控核聚變領(lǐng)域?yàn)槲磥?lái)能源的重要方向由25家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體也在年末成立,為國(guó)內(nèi)核聚變產(chǎn)業(yè)添上一把火。

核聚變是指氘、氚等輕原子核結(jié)合成氦等較重原子核時(shí),放出巨大能量。可控核聚變被稱為“人造太陽(yáng)”,被一直認(rèn)為是人類解決能源問(wèn)題的重要出路,視為人類“終極能源”。

星環(huán)聚能成立于2021年10月,是中國(guó)具有代表性的核聚變商業(yè)公司之一。

去年7月,由清華大學(xué)設(shè)計(jì)、星環(huán)聚能和清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的SUNIST-2建成并開(kāi)展了首輪運(yùn)行,獲得100千安培等離子體電流。這是中國(guó)磁場(chǎng)最強(qiáng)、等離子體性能最高的球形托卡馬克。

2022年6月,星環(huán)聚能完成數(shù)億元天使輪融資,順為資本、昆侖資本、中科創(chuàng)星等多家機(jī)構(gòu)聯(lián)合投資。

近日,星環(huán)聚能創(chuàng)始人兼CEO陳銳接受了界面新聞專訪,透露該公司已完成了新一輪的融資。

陳銳詳細(xì)介紹了星環(huán)聚能的商業(yè)方案和技術(shù)路線。他表示,核聚變的核心挑戰(zhàn)在于如何將聚變?nèi)剂霞訜嶂粮邷夭⒎€(wěn)定控制,AI和高溫超導(dǎo)技術(shù)的突破助力了近年全球商業(yè)核聚變的發(fā)展。

他同時(shí)指出,核聚變或許是個(gè)征服星辰大海的商業(yè)故事,短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;杖氲目赡苄圆⒉淮?。星環(huán)聚能目標(biāo)是,在2030年左右展示一個(gè)可輸出電能的聚變反應(yīng)堆。

星環(huán)聚能創(chuàng)始人CEO陳銳,圖片來(lái)源:星環(huán)聚能

以下為采訪實(shí)錄,刊發(fā)時(shí)有所刪減。

界面新聞:核聚變與傳統(tǒng)核裂變相比,具有哪些優(yōu)勢(shì)?

陳銳:核聚變?cè)跍p少核廢料和放射性、固有安全性、原料可持續(xù)性方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

首先,核聚變幾乎不產(chǎn)生核廢料。聚變過(guò)程主要涉及氫的同位素,例如氘,這些反應(yīng)的放射性相對(duì)較弱。在氘-氚聚變中,盡管會(huì)產(chǎn)生中子,但除此之外幾乎不會(huì)產(chǎn)生其他放射性物質(zhì),這顯著減少了核廢料和相關(guān)放射性問(wèn)題。

第二是其固有安全性。盡管人類追求可控核聚變已有80多年,但至今仍未完全工程化驗(yàn)證。聚變過(guò)程極其復(fù)雜,需要特別高的條件來(lái)實(shí)現(xiàn)可控聚變。因此,一旦在聚變過(guò)程中出現(xiàn)任何問(wèn)題,如溫度損失或等離子體(燃料)約束失效,聚變反應(yīng)條件就會(huì)自然消失,聚變過(guò)程也隨之停止。傳統(tǒng)的核裂變一旦出現(xiàn)問(wèn)題可能難以停止,需要人為干預(yù),從而增加風(fēng)險(xiǎn)。

第三是原料的可持續(xù)性。核裂變面臨的核心挑戰(zhàn)之一是燃料供應(yīng)不足。地球上可用于裂變的鈾元素儲(chǔ)量?jī)H能支撐約一兩百年。相比之下,核聚變所需的原料,如從海水中提取的氘以及置換出的氚,其儲(chǔ)量足以供人類使用數(shù)億年。

界面新聞:星環(huán)聚能是中國(guó)的核聚變商業(yè)公司,您如何去定義核聚變的商業(yè)化?

陳銳:核聚變商業(yè)化可以從兩個(gè)角度定義。首先是公司屬性的轉(zhuǎn)變,過(guò)去從事可控聚變研究的主要是國(guó)家科研院所、高校,或者是國(guó)家間的科研合作機(jī)構(gòu),經(jīng)費(fèi)主要來(lái)源于國(guó)家撥款或科研資金,并不構(gòu)成商業(yè)化。相比之下,商業(yè)化聚變公司雖然也可能由具有國(guó)家背景或經(jīng)驗(yàn)的科研團(tuán)隊(duì)組成,但它們的資金主要來(lái)源于社會(huì)資本和風(fēng)險(xiǎn)投資。這種模式下的公司可以被稱為商業(yè)化聚變公司。

其次,從目標(biāo)角度看,核聚變的商業(yè)化可以理解為科技成果的轉(zhuǎn)化過(guò)程。這個(gè)過(guò)程包含三個(gè)階段:首先是科學(xué)的可行性,即理論上可實(shí)現(xiàn);其次是工程的可行性,即人類有能力實(shí)現(xiàn)這一理論;最后是商業(yè)的可行性,即實(shí)現(xiàn)的方式在經(jīng)濟(jì)上是可接受的。

例如,如果我們花費(fèi)100塊錢驅(qū)動(dòng)可控聚變,而產(chǎn)生的電能賣200塊錢,那么這就是商業(yè)上的成功。因此,所有致力于將可控聚變轉(zhuǎn)化為商業(yè)化產(chǎn)品的公司,都可以被視為商業(yè)化聚變公司。

通過(guò)聚變反應(yīng)可以產(chǎn)生中子,在材料處理和醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面有廣泛的用途。但這是一種附加產(chǎn)品。目前看,如果可控聚變實(shí)現(xiàn),其最核心的應(yīng)用場(chǎng)景將是發(fā)電。

界面新聞:能否介紹一下公司團(tuán)隊(duì)?有哪些關(guān)鍵人物,有何背景?

陳銳:我們的團(tuán)隊(duì)主要來(lái)自清華大學(xué)工程物理系核能聚變實(shí)驗(yàn)室,是以該實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生和教師為基礎(chǔ)組建的。

自2000年起,我們團(tuán)隊(duì)參與建設(shè)了中國(guó)第一部球形托卡馬克裝置,并進(jìn)行了20多年的相關(guān)研究。到了2021年,我們注意到了全球聚變商業(yè)化的機(jī)遇,并利用學(xué)校的團(tuán)隊(duì)資源,通過(guò)合法的科技成果轉(zhuǎn)化平臺(tái),結(jié)合聚變經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)資本,建立了公司。

公司有兩位關(guān)鍵創(chuàng)始人。我自己陳銳,本科畢業(yè)于清華大學(xué)工程物理系,專攻核工程與核技術(shù),后來(lái)轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)學(xué),并有其他創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。另一位創(chuàng)始人譚熠,一直在聚變實(shí)驗(yàn)室工作,負(fù)責(zé)技術(shù)研究,是我們的首席科學(xué)家。

界面新聞:星環(huán)的融資情況如何?投資機(jī)構(gòu)對(duì)你們有何期待?

陳銳:我們已經(jīng)完成了最新一輪的融資,計(jì)劃在年后公開(kāi)(編者注:天使輪后的第二輪)。投資機(jī)構(gòu)對(duì)我們的關(guān)注,主要集中在團(tuán)隊(duì)技術(shù)方案及其與其他團(tuán)隊(duì)方案的比較上。他們想知道為什么是我們的團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)這一核聚變目標(biāo),技術(shù)方案相比其他團(tuán)隊(duì)有什么優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

核聚變確實(shí)不是個(gè)典型的商業(yè)化故事。有些人可能會(huì)說(shuō)跟商業(yè)航天有點(diǎn)像,是一個(gè)星辰大海的故事,但短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;杖氲目赡苄圆⒉淮蟆?/span>

因此,一些投資者也會(huì)關(guān)注除了長(zhǎng)期目標(biāo)外,我們是否有能力在短期內(nèi)通過(guò)相關(guān)的科技成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)生一些收入。

界面新聞: 星環(huán)聚能的商業(yè)計(jì)劃是什么?

陳銳:星環(huán)聚能的商業(yè)計(jì)劃分為五個(gè)階段:

一是技術(shù)和方案積累。我們?cè)谇迦A大學(xué)的運(yùn)行裝置積累了20多年的經(jīng)驗(yàn),包括觀測(cè)到磁重聯(lián)現(xiàn)象,以及長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行托卡馬克裝置中遇到的困難。基于這些經(jīng)驗(yàn),提出了一種通過(guò)磁重聯(lián)加熱和重復(fù)重聯(lián)的聚變方案,類似于內(nèi)燃機(jī)的方式。這套方案是我們獨(dú)有的。

二是由清華大學(xué)設(shè)計(jì),星環(huán)聚能與清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的SUNIST-2裝置的建設(shè)和初步驗(yàn)證。目前,我們正在與清華大學(xué)合作建設(shè)SUNIST-2裝置,在球形托卡馬克裝置中,該裝置不論整體參數(shù)水平還是磁場(chǎng)強(qiáng)度均達(dá)到中國(guó)第一,全球第三的水平。我們的目標(biāo)是在這個(gè)裝置上進(jìn)行原理的初步驗(yàn)證,尤其是通過(guò)磁重聯(lián)加熱和重復(fù)重聯(lián)的方式,把等離子體加熱到1700萬(wàn)攝氏度。預(yù)計(jì)在2024年年中達(dá)成這個(gè)目標(biāo)。

三是工程可行性的徹底突破。我們計(jì)劃建造一個(gè)名為CTRFR-1的裝置,用于徹底驗(yàn)證可控聚變的工程可行性。這臺(tái)裝置將完全由星環(huán)聚能獨(dú)立設(shè)計(jì)和建造,目標(biāo)是連續(xù)穩(wěn)定地通過(guò)磁重聯(lián)加熱的方式,達(dá)到氘氚聚變所需的1億度溫度。預(yù)計(jì)這一階段將在2027年左右完成。

四是商業(yè)示范堆的建設(shè)。完成第三步后,我們將開(kāi)始建設(shè)一個(gè)能夠輸出電能的商業(yè)化示范聚變反應(yīng)堆。預(yù)計(jì)從2027年底或2028年初開(kāi)始建設(shè),3-5年內(nèi)完成,目標(biāo)是在2030年左右展示一個(gè)可輸出電能的聚變反應(yīng)堆。

五是真正的商業(yè)化。在成功建設(shè)商業(yè)示范堆后,我們將進(jìn)入真正的商業(yè)化階段,將聚變技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際電力生產(chǎn)。

界面新聞:SUNIST-2和CTRFR-1的裝置區(qū)別是什么?分別代表著什么意義?

陳銳:無(wú)論是上個(gè)世紀(jì)的氫彈爆炸,還是歐洲聯(lián)合環(huán)(JET)實(shí)驗(yàn)短暫地通過(guò)聚變發(fā)電,都驗(yàn)證了聚變的科學(xué)可行性。現(xiàn)在的關(guān)鍵是驗(yàn)證聚變的工程可行性。

SUNIST-2裝置旨在部分或初步驗(yàn)證聚變的工程可行性。雖然可控聚變有很多復(fù)雜的指標(biāo),但一個(gè)核心指標(biāo)是作為“人造太陽(yáng)”實(shí)現(xiàn)1億度運(yùn)行。SUNIST-2的目標(biāo)是運(yùn)行我們自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng),將等離子體加熱到1700萬(wàn)攝氏度。這被視為部分驗(yàn)證聚變工程可行性的一步。

與SUNIST-2相比,CTRFR-1的目標(biāo)更為嚴(yán)苛,需要將聚變?nèi)剂霞吹入x子體,加熱到1億攝氏度,也就是氘氚聚變發(fā)生的反應(yīng)溫度,其工藝流程和工作流程將與我們最終的產(chǎn)品相同。如果能達(dá)到這個(gè)目標(biāo),就可以說(shuō)已經(jīng)證明了方案在工程上的可行性,即人類技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可控聚變。

界面新聞:為什么會(huì)選用球形托卡馬克裝置??jī)?yōu)勢(shì)是什么?

陳銳:球形托卡馬克是一種小型化的托卡馬克裝置。在過(guò)去80多年的可控聚變研究中,人類已經(jīng)探索了各種各樣的方案和裝置。托卡馬克作為磁約束路徑,是目前最主流且經(jīng)過(guò)廣泛研究的一條路線,已被眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)采用,包括ITER和JET等大型項(xiàng)目。然而,傳統(tǒng)的托卡馬克裝置通常較大且造價(jià)高昂。

球形托卡馬克作為一種緊湊型的托卡馬克裝置,其在資金和空間使用上更為經(jīng)濟(jì),尤其對(duì)資金相對(duì)有限的商業(yè)化公司來(lái)說(shuō),這種小型化裝置能更有效地利用資源。

此外,球形托卡馬克由于其設(shè)計(jì),擁有更高的貝塔值,即等離子體壓力與磁場(chǎng)壓力的比率,這意味著能更有效地利用磁場(chǎng)來(lái)約束等離子體。

不過(guò),小型化意味著在工程設(shè)計(jì)和操作中的容錯(cuò)空間減少,要求對(duì)裝置的控制更加精準(zhǔn)。緊湊的中心柱位置和對(duì)等離子體的控制要求更高,提出了額外的工程和技術(shù)挑戰(zhàn)。

界面新聞:能否再詳細(xì)介紹一下磁重聯(lián)加熱技術(shù)?

陳銳:這是星環(huán)聚能的獨(dú)有技術(shù),由清華團(tuán)隊(duì)在2018年提出,旨在通過(guò)磁重聯(lián)過(guò)程加熱等離子體,為可控聚變提供一個(gè)高效且經(jīng)濟(jì)的加熱方法。

可控聚變裝置的本質(zhì)是“燒開(kāi)水”,目的是將燃料(等離子體)加熱到極高的溫度以實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。傳統(tǒng)的加熱方法,如使用中性束或波加熱,雖然有效,但成本高昂,幾乎能讓整套裝置的造價(jià)翻倍。另外能量損失大,這使得聚變產(chǎn)生的能量難以覆蓋能量投入,從而影響了聚變的經(jīng)濟(jì)性和商業(yè)化前景。

磁重聯(lián)加熱技術(shù)基于一種物理現(xiàn)象,即在托卡馬克裝置中,由于等離子體的電流產(chǎn)生磁能,這部分磁能可以通過(guò)磁重聯(lián)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為等離子體的動(dòng)能或溫度,實(shí)現(xiàn)等離子體的加熱。這種加熱方式可以視為等離子體通過(guò)其內(nèi)部的“自摩擦”來(lái)提高溫度。

這就避免了額外的能量投入,減少了能量損失,因此大大降低了加熱過(guò)程的成本。通過(guò)利用裝置內(nèi)部產(chǎn)生的磁能直接加熱等離子體,提高了能量轉(zhuǎn)化的效率,使得聚變反應(yīng)的能量輸出更有可能超過(guò)能量輸入。

盡管磁重聯(lián)加熱技術(shù)對(duì)等離子體控制提出了更高要求,并帶來(lái)了額外的工程挑戰(zhàn),星環(huán)聚能團(tuán)隊(duì)?wèi){借過(guò)去20年在該領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn),對(duì)采用這種加熱技術(shù)路徑持有強(qiáng)烈的信心。

界面新聞:您之前提到,星環(huán)采用了類似內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行方式,可以解釋一下嗎?

陳銳:本質(zhì)上,磁重聯(lián)過(guò)程可以視為兩個(gè)等離子體的壓縮過(guò)程,這種壓縮產(chǎn)生能量,再次壓縮則再次產(chǎn)生能量,形成一個(gè)連續(xù)的能量產(chǎn)生循環(huán)。這種運(yùn)轉(zhuǎn)方式的核心在于通過(guò)重復(fù)的壓縮和能量釋放過(guò)程,有效地將等離子體加熱到所需的高溫度,以實(shí)現(xiàn)聚變條件。

采用磁重聯(lián)技術(shù)的一個(gè)自然結(jié)果是必須采用類似內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)方式。這種方式能夠有效地利用每次等離子體壓縮產(chǎn)生的能量,通過(guò)連續(xù)循環(huán)來(lái)達(dá)到并維持聚變所需的高溫。

在我們團(tuán)隊(duì)剛開(kāi)始提出這一方式時(shí),并未意識(shí)到國(guó)際上也有類似的研究正在進(jìn)行。直到2021、2022年,Helion公司發(fā)布其融資公告,我們發(fā)現(xiàn)還有其他團(tuán)隊(duì)也在探索類似的可控聚變方案。Helion的方案不僅僅依賴磁重聯(lián),還包含動(dòng)能轉(zhuǎn)換和撞擊過(guò)程,但其核心思想與我們的內(nèi)燃機(jī)式循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)方式有著相似之處,即通過(guò)重復(fù)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換過(guò)程產(chǎn)生能量。

界面新聞:提到Helion,它們是一家非常高調(diào)的美國(guó)核聚變商業(yè)公司,提出將在2024年展示其北極星(Polaris)原型反應(yīng)堆的發(fā)電能力。您如何看待?

陳銳:Helion確實(shí)在宣傳上很高調(diào),但在技術(shù)細(xì)節(jié)上卻相當(dāng)?shù)驼{(diào)。與其他聚變公司相比,如美國(guó)能源初創(chuàng)公司Commonwealth Fusion Systems、英國(guó)Tokamak Energy等,它們通過(guò)網(wǎng)站、專利申請(qǐng)和發(fā)表的論文,對(duì)外界提供了相對(duì)清晰的技術(shù)路線和面臨的挑戰(zhàn)等信息。

相對(duì)的,Helion在公開(kāi)其技術(shù)細(xì)節(jié)方面則顯得更為保守,除了一些基本的運(yùn)轉(zhuǎn)方案介紹外,其具體的科學(xué)考量和工程設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)大多保持神秘。

Helion的方案被認(rèn)為是全球最激進(jìn)的之一,得到了包括Sam Altman及微軟等的支持。他們預(yù)計(jì)在2024年展示北極星原型反應(yīng)堆的發(fā)電能力,并計(jì)劃在2028年實(shí)現(xiàn)發(fā)電,這無(wú)疑是一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)。

對(duì)于Helion的這種高調(diào)宣傳與低調(diào)技術(shù)的策略,我持觀望態(tài)度。我相信,背后支持Helion的眾多重量級(jí)投資者不會(huì)僅僅為了一個(gè)空洞的承諾而投資。整個(gè)行業(yè)也樂(lè)見(jiàn)Helion或任何其他公司在聚變技術(shù)上取得突破,因?yàn)檫@將對(duì)整個(gè)核聚變領(lǐng)域帶來(lái)巨大的推動(dòng)。

界面新聞:AI和高溫超導(dǎo)材料領(lǐng)域的突破,是否助力了聚變商業(yè)化?

陳銳:是的,這兩點(diǎn)其實(shí)也是可控核聚變商業(yè)化在過(guò)去兩三年突飛猛進(jìn)的關(guān)鍵助力,當(dāng)然也應(yīng)用在星環(huán)聚能的裝置研發(fā)上。

核聚變的核心挑戰(zhàn)在于如何將聚變?nèi)剂霞訜嶂粮邷夭⒎€(wěn)定控制。雖然人類有能力通過(guò)大型裝置實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),如ITER項(xiàng)目所展示的,但這種方法需要巨額投資和長(zhǎng)期建設(shè),且面臨多國(guó)合作的復(fù)雜性和不確定性(編者注:ITER自投建后多次延期,預(yù)算飆升)。Tokamak Energy和Helion都做到過(guò)把等離子加熱到上億度,但仍需要有效穩(wěn)定地約束。

高溫超導(dǎo)材料和AI技術(shù)的突破,使得在更小的裝置中穩(wěn)定約束等離子體成為可能。這意味著可以以較低的成本和更快的速度建設(shè)聚變反應(yīng)裝置,打開(kāi)了核聚變商業(yè)化的局面。

界面新聞: 美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在2022年成功在核聚變實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)凈能量增益,即Q>1,您如何評(píng)價(jià)這一突破?

陳銳:實(shí)現(xiàn)Q大于1確實(shí)是一個(gè)難點(diǎn),這基本意味著能夠把聚變?nèi)剂系入x子體加熱到1億度,并且在一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定控制住它,這是實(shí)現(xiàn)凈能量增益的前提。

但客觀來(lái)說(shuō),激光聚變實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,還有很長(zhǎng)的路要走,特別是相比磁約束聚變,激光聚變離商業(yè)化的距離更遠(yuǎn)。激光聚變要達(dá)到商業(yè)化所需的條件,例如1秒鐘內(nèi)激光需要高頻率地?fù)糁须鞍型?,且每次聚變反?yīng)產(chǎn)生的能量增益(Q值)可能需要接近或超過(guò)50。

目前,激光聚變的頻率和Q值距離實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)化輸出還非常遠(yuǎn)。當(dāng)前這件事情是一個(gè)非常重要的科學(xué)成果。

界面新聞:核聚變?cè)趪?guó)際上受到了關(guān)注,如第二十八屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)(COP28)期間,美國(guó)提出了國(guó)際核聚變合作計(jì)劃。 您作為星環(huán)聚能創(chuàng)始人參加了COP28,感受到的國(guó)際商業(yè)核聚變的氛圍如何?

陳銳:我參加COP28,主要目的是學(xué)習(xí)和了解最新的核聚變發(fā)展趨勢(shì)。最近幾年,核聚變領(lǐng)域的確取得了許多里程碑式的進(jìn)展,如美國(guó)NIF的點(diǎn)火成功、CFS、Helion以及Tokamak Energy等公司的大額融資,這些都顯著提高了市場(chǎng)和公眾對(duì)于核聚變的關(guān)注度。

在歐美,核聚變得到了更快的發(fā)展。無(wú)論是立法層面上的支持,還是商業(yè)資本對(duì)該領(lǐng)域的接受程度上,歐美都展現(xiàn)出了積極的態(tài)度。歐美已經(jīng)開(kāi)始將聚變能作為一種非核能源進(jìn)行監(jiān)管,這為商業(yè)資本進(jìn)入核聚變領(lǐng)域創(chuàng)造了更有利的環(huán)境。

相比之下,中國(guó)的VC和PE投資邏輯與歐美存在差異,歐美的風(fēng)險(xiǎn)投資更傾向于理解這種長(zhǎng)期賽道且收益可能延后的商業(yè)模式。因此,我們一直努力向公眾和投資者客觀傳達(dá)我們的聲音,希望增加對(duì)核聚變領(lǐng)域的理解和支持。

界面新聞:如何評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)外的商業(yè)可控核聚變的技術(shù)路線和技術(shù)成熟度差異?

陳銳:在技術(shù)路線方面,國(guó)內(nèi)外的差異并不大。過(guò)去近80年里,全球核聚變領(lǐng)域的交流非常透明和互信,各國(guó)科學(xué)家共同努力推進(jìn)這一領(lǐng)域的發(fā)展。雖然近兩年來(lái)情況有所變化,各方變得更加保守,但總體上無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,正在獲得資本和國(guó)家支持的技術(shù)路線基本是一致的,主要集中在磁約束聚變這一條路線上,包括托卡馬克、球形托卡馬克和場(chǎng)反位形等類型。

由于可控核聚變科學(xué)可行性已經(jīng)被驗(yàn)證過(guò),設(shè)定好了百米賽跑的終點(diǎn),現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)的是哪方能夠?qū)嵺`出一條更優(yōu)秀的路徑,以及一系列可行的工程方案的組合,使其能到達(dá)終點(diǎn)。

在工程能力方面,中國(guó)具有一定的優(yōu)勢(shì)。核聚變項(xiàng)目的成功不僅取決于創(chuàng)新的技術(shù)方案,還需要一套完整的工程和工業(yè)化體系。在高端材料制造、精密加工以及3D打印等方面,中國(guó)擁有強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)積累,這些都是推進(jìn)核聚變工程化進(jìn)程的重要優(yōu)勢(shì)。

盡管中國(guó)在某些方面與歐美存在思路和理念上的差距,如法律監(jiān)管和資本市場(chǎng)的態(tài)度,但在技術(shù)水平上,中西之間的差距并不大,可能只有一年到一年半的時(shí)間差。

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