界面新聞記者 ｜ 戴晶晶

“六七年后，造出可輸出電能的示范‘人造太陽’”。

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)。

自美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室實現(xiàn)“核聚變點火”并多次復(fù)現(xiàn)后，全球核聚變商業(yè)化進程持續(xù)受到社會和資本市場關(guān)注。

2023年，中國國務(wù)院國資委啟動實施未來產(chǎn)業(yè)啟航行動，明確可控核聚變領(lǐng)域為未來能源的重要方向，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，放出巨大能量。可控核聚變被稱為“人造太陽”，被一直認(rèn)為是人類解決能源問題的重要出路，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、星環(huán)聚能和清華大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的SUNIST-2建成并開展了首輪運行，獲得100千安培等離子體電流。這是中國磁場最強、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。

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

以下為采訪實錄，刊發(fā)時有所刪減。

界面新聞：核聚變與傳統(tǒng)核裂變相比，具有哪些優(yōu)勢？

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

首先，核聚變幾乎不產(chǎn)生核廢料。聚變過程主要涉及氫的同位素，例如氘，這些反應(yīng)的放射性相對較弱。在氘-氚聚變中，盡管會產(chǎn)生中子，但除此之外幾乎不會產(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證。聚變過程極其復(fù)雜，需要特別高的條件來實現(xiàn)可控聚變。因此，一旦在聚變過程中出現(xiàn)任何問題，如溫度損失或等離子體（燃料）約束失效，聚變反應(yīng)條件就會自然消失，聚變過程也隨之停止。傳統(tǒng)的核裂變一旦出現(xiàn)問題可能難以停止，需要人為干預(yù)，從而增加風(fēng)險。

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量僅能支撐約一兩百年。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，其儲量足以供人類使用數(shù)億年。

界面新聞：星環(huán)聚能是中國的核聚變商業(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)化可以從兩個角度定義。首先是公司屬性的轉(zhuǎn)變，過去從事可控聚變研究的主要是國家科研院所、高校，或者是國家間的科研合作機構(gòu)，經(jīng)費主要來源于國家撥款或科研資金，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家背景或經(jīng)驗的科研團隊組成，但它們的資金主要來源于社會資本和風(fēng)險投資。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)化過程。這個過程包含三個階段：首先是科學(xué)的可行性，即理論上可實現(xiàn)；其次是工程的可行性，即人類有能力實現(xiàn)這一理論；最后是商業(yè)的可行性，即實現(xiàn)的方式在經(jīng)濟上是可接受的。

例如，如果我們花費100塊錢驅(qū)動可控聚變，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，如果可控聚變實現(xiàn)，其最核心的應(yīng)用場景將是發(fā)電。

界面新聞：能否介紹一下公司團隊？有哪些關(guān)鍵人物，有何背景？

陳銳：我們的團隊主要來自清華大學(xué)工程物理系核能聚變實驗室，是以該實驗室的學(xué)生和教師為基礎(chǔ)組建的。

自2000年起，我們團隊參與建設(shè)了中國第一部球形托卡馬克裝置，并進行了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)化的機遇，并利用學(xué)校的團隊資源，通過合法的科技成果轉(zhuǎn)化平臺，結(jié)合聚變經(jīng)驗和社會資本，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)，后來轉(zhuǎn)向經(jīng)濟學(xué)，并有其他創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。另一位創(chuàng)始人譚熠，一直在聚變實驗室工作，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？投資機構(gòu)對你們有何期待？

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

核聚變確實不是個典型的商業(yè)化故事。有些人可能會說跟商業(yè)航天有點像，是一個星辰大海的故事，但短期內(nèi)實現(xiàn)規(guī)?；杖氲目赡苄圆⒉淮?。

因此，一些投資者也會關(guān)注除了長期目標(biāo)外，我們是否有能力在短期內(nèi)通過相關(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)計劃是什么？

陳銳：星環(huán)聚能的商業(yè)計劃分為五個階段：

一是技術(shù)和方案積累。我們在清華大學(xué)的運行裝置積累了20多年的經(jīng)驗，包括觀測到磁重聯(lián)現(xiàn)象，以及長時間運行托卡馬克裝置中遇到的困難?；谶@些經(jīng)驗，提出了一種通過磁重聯(lián)加熱和重復(fù)重聯(lián)的聚變方案，類似于內(nèi)燃機的方式。這套方案是我們獨有的。

二是由清華大學(xué)設(shè)計，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)水平還是磁場強度均達到中國第一，全球第三的水平。我們的目標(biāo)是在這個裝置上進行原理的初步驗證，尤其是通過磁重聯(lián)加熱和重復(fù)重聯(lián)的方式，把等離子體加熱到1700萬攝氏度。預(yù)計在2024年年中達成這個目標(biāo)。

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

四是商業(yè)示范堆的建設(shè)。完成第三步后，我們將開始建設(shè)一個能夠輸出電能的商業(yè)化示范聚變反應(yīng)堆。預(yù)計從2027年底或2028年初開始建設(shè)，3-5年內(nèi)完成，目標(biāo)是在2030年左右展示一個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，我們將進入真正的商業(yè)化階段，將聚變技術(shù)應(yīng)用于實際電力生產(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：無論是上個世紀(jì)的氫彈爆炸，還是歐洲聯(lián)合環(huán)(JET)實驗短暫地通過聚變發(fā)電，都驗證了聚變的科學(xué)可行性?，F(xiàn)在的關(guān)鍵是驗證聚變的工程可行性。

SUNIST-2裝置旨在部分或初步驗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)，但一個核心指標(biāo)是作為“人造太陽”實現(xiàn)1億度運行。SUNIST-2的目標(biāo)是運行我們自己設(shè)計的系統(tǒng)，將等離子體加熱到1700萬攝氏度。這被視為部分驗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。如果能達到這個目標(biāo)，就可以說已經(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：為什么會選用球形托卡馬克裝置？優(yōu)勢是什么？

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)過廣泛研究的一條路線，已被眾多科研機構(gòu)和企業(yè)采用，包括ITER和JET等大型項目。然而，傳統(tǒng)的托卡馬克裝置通常較大且造價高昂。

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，尤其對資金相對有限的商業(yè)化公司來說，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，擁有更高的貝塔值，即等離子體壓力與磁場壓力的比率，這意味著能更有效地利用磁場來約束等離子體。

不過，小型化意味著在工程設(shè)計和操作中的容錯空間減少，要求對裝置的控制更加精準(zhǔn)。緊湊的中心柱位置和對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：能否再詳細介紹一下磁重聯(lián)加熱技術(shù)？

陳銳：這是星環(huán)聚能的獨有技術(shù)，由清華團隊在2018年提出，旨在通過磁重聯(lián)過程加熱等離子體，為可控聚變提供一個高效且經(jīng)濟的加熱方法。

可控聚變裝置的本質(zhì)是“燒開水”，目的是將燃料(等離子體)加熱到極高的溫度以實現(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磁重聯(lián)的過程轉(zhuǎn)化為等離子體的動能或溫度，實現(xiàn)等離子體的加熱。這種加熱方式可以視為等離子體通過其內(nèi)部的“自摩擦”來提高溫度。

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程的成本。通過利用裝置內(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能量輸入。

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

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

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

采用磁重聯(lián)技術(shù)的一個自然結(jié)果是必須采用類似內(nèi)燃機的循環(huán)運轉(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，通過連續(xù)循環(huán)來達到并維持聚變所需的高溫。

在我們團隊剛開始提出這一方式時，并未意識到國際上也有類似的研究正在進行。直到2021、2022年，Helion公司發(fā)布其融資公告，我們發(fā)現(xiàn)還有其他團隊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)，還包含動能轉(zhuǎn)換和撞擊過程，但其核心思想與我們的內(nèi)燃機式循環(huán)運轉(zhuǎn)方式有著相似之處，即通過重復(fù)的動能轉(zhuǎn)換過程產(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確實在宣傳上很高調(diào)，但在技術(shù)細節(jié)上卻相當(dāng)?shù)驼{(diào)。與其他聚變公司相比，如美國能源初創(chuàng)公司Commonwealth Fusion Systems、英國Tokamak Energy等，它們通過網(wǎng)站、專利申請和發(fā)表的論文，對外界提供了相對清晰的技術(shù)路線和面臨的挑戰(zhàn)等信息。

相對的，Helion在公開其技術(shù)細節(jié)方面則顯得更為保守，除了一些基本的運轉(zhuǎn)方案介紹外，其具體的科學(xué)考量和工程設(shè)計細節(jié)大多保持神秘。

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

對于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的眾多重量級投資者不會僅僅為了一個空洞的承諾而投資。整個行業(yè)也樂見Helion或任何其他公司在聚變技術(shù)上取得突破，因為這將對整個核聚變領(lǐng)域帶來巨大的推動。

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，這兩點其實也是可控核聚變商業(yè)化在過去兩三年突飛猛進的關(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大型裝置實現(xiàn)這一目標(biāo)，如ITER項目所展示的，但這種方法需要巨額投資和長期建設(shè)，且面臨多國合作的復(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，打開了核聚變商業(yè)化的局面。

界面新聞： 美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室在2022年成功在核聚變實驗中實現(xiàn)凈能量增益，即Q>1，您如何評價這一突破？

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

但客觀來說，激光聚變實現(xiàn)商業(yè)化，還有很長的路要走，特別是相比磁約束聚變，激光聚變離商業(yè)化的距離更遠。激光聚變要達到商業(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50。

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

界面新聞：核聚變在國際上受到了關(guān)注，如第二十八屆聯(lián)合國氣候變化大會(COP28)期間，美國提出了國際核聚變合作計劃。 您作為星環(huán)聚能創(chuàng)始人參加了COP28，感受到的國際商業(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。最近幾年，核聚變領(lǐng)域的確取得了許多里程碑式的進展，如美國NIF的點火成功、CFS、Helion以及Tokamak Energy等公司的大額融資，這些都顯著提高了市場和公眾對于核聚變的關(guān)注度。

在歐美，核聚變得到了更快的發(fā)展。無論是立法層面上的支持，還是商業(yè)資本對該領(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)開始將聚變能作為一種非核能源進行監(jiān)管，這為商業(yè)資本進入核聚變領(lǐng)域創(chuàng)造了更有利的環(huán)境。

相比之下，中國的VC和PE投資邏輯與歐美存在差異，歐美的風(fēng)險投資更傾向于理解這種長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我們的聲音，希望增加對核聚變領(lǐng)域的理解和支持。

界面新聞：如何評價國內(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，國內(nèi)外的差異并不大。過去近80年里，全球核聚變領(lǐng)域的交流非常透明和互信，各國科學(xué)家共同努力推進這一領(lǐng)域的發(fā)展。雖然近兩年來情況有所變化，各方變得更加保守，但總體上無論是國內(nèi)還是國外，正在獲得資本和國家支持的技術(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、球形托卡馬克和場反位形等類型。

由于可控核聚變科學(xué)可行性已經(jīng)被驗證過，設(shè)定好了百米賽跑的終點，現(xiàn)在競爭的是哪方能夠?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，使其能到達終點。

在工程能力方面，中國具有一定的優(yōu)勢。核聚變項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，中國擁有強大的工業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)積累，這些都是推進核聚變工程化進程的重要優(yōu)勢。

盡管中國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間差。