如果說，我是說如果，地球上有取之不盡、用之不竭的能源，又高效，又清潔，還不污染環(huán)境，這個(gè)世界會(huì)變成什么樣子？人類社會(huì)又會(huì)是什么圖景？

有此一問是因?yàn)榭吹搅四承┚€索，而線索正是來自資本市場(chǎng)。

2022年，前后不到4個(gè)月，國(guó)內(nèi)兩家“可控核聚變”公司先后拿到了融資。最有意味的是步調(diào)——兩家公司都成立于2021年下半年，成立不久，躊躇滿志，前后腳拿到了天使輪，金額都不低，投資方又是團(tuán)購(gòu)，還挺豪華。

那么，可控核聚變，以及用“如果”指向的那個(gè)未來，這二者的關(guān)系在哪里？

可控核聚變有個(gè)更形象的名字叫“人造太陽”，你可以想象一下能源取之不盡、用之不竭的畫面，當(dāng)然，如果需要更準(zhǔn)確的勾畫，就來參考劉慈欣在《三體》中的說法吧——“沒有錢也沒有時(shí)間建一個(gè)發(fā)電廠，也沒什么，從今以后，能源在地球上已經(jīng)不再是什么需要節(jié)約的東西了。”

“一次不亞于工業(yè)革命的革命”，這樣一份美好圖景，資本已經(jīng)開始買單了。但同時(shí)要關(guān)注的問題是，這一次，“人造太陽”能繞開“永遠(yuǎn)的30年”這個(gè)魔咒嗎？

“投資元年”

每年都會(huì)有人喊出某個(gè)“投資元年”，2022年，概念落在了可控核聚變上。

2月份，能量奇點(diǎn)獲得將近4億人民幣的天使輪融資，投資方是米哈游、蔚來資本、紅杉種子、藍(lán)馳創(chuàng)投；

6月份，星環(huán)聚能獲得數(shù)億人民幣的天使輪融資，后面有近10家VC，包括順為資本、昆侖資本、中科創(chuàng)星、遠(yuǎn)鏡創(chuàng)投、和玉資本、紅杉種子、險(xiǎn)峰長(zhǎng)青、九合創(chuàng)投、聯(lián)想之星、英諾天使基金、元禾原點(diǎn)、華方資本等。

VC、PE、CVC都來了，為什么突然有這么多錢涌入這樣一個(gè)新興賽道？

不過在此之前，要先回答另一個(gè)問題，它算得上一個(gè)賽道嗎？

如果按企業(yè)數(shù)量來說，似乎稱其為“賽道”有點(diǎn)勉強(qiáng)。中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊告訴我，全球能做可控核聚變的人寥寥無幾，商業(yè)公司在30家左右，國(guó)內(nèi)更是屈指可數(shù)；其次，它真的新，米磊說，他看到星環(huán)聚能時(shí)，直覺就像2016年看到自動(dòng)駕駛或商業(yè)航天。

“確實(shí)沒有幾個(gè)人能做這件事，我有三個(gè)人才篩查漏斗，第一要有很強(qiáng)的物理基礎(chǔ)，這是科學(xué)素養(yǎng)、工程能力主導(dǎo)的最底層因素，全球范圍內(nèi)有幾百到幾千人；

第二是有工程功底的人，就拿中美過去50年建核電站的人才密度，全球范圍內(nèi)大概有幾十萬人可以解決核聚變的工程問題；

第三是創(chuàng)過業(yè)、懂得與資方、政府溝通，懂商業(yè)化的團(tuán)隊(duì)，那這個(gè)在全球范圍內(nèi)是個(gè)位數(shù)”。藍(lán)馳創(chuàng)投投資總監(jiān)孫登科說。

能量奇點(diǎn)創(chuàng)始人楊釗曾就讀于北大物理系，之后在斯坦福大學(xué)物理系理論物理和人工智能交叉方向博士畢業(yè)。在做能量奇點(diǎn)以前，他在國(guó)內(nèi)做關(guān)于音樂與AI的創(chuàng)業(yè)，公司叫元悅科技，拿到過金沙江創(chuàng)投的融資，目前已注銷。

孫登科認(rèn)為，博士畢業(yè)后的楊釗致力于創(chuàng)業(yè)，是希望在科學(xué)腦袋上加上商業(yè)思維，如今的可控核聚變項(xiàng)目算是回歸了他的老本行。

再說星環(huán)聚能的創(chuàng)始人陳銳。

他一直在清華大學(xué)物理系就讀，博士畢業(yè)后留校做相關(guān)科研，公司技術(shù)負(fù)責(zé)人譚熠是清華大學(xué)工程物理系副教授。米磊此前也是物理系畢業(yè)，對(duì)可控核聚變關(guān)注已久，四五年前這一投資方向就躺在他的PPT中，2022年2月，譚熠和陳銳到米磊辦公室與他聊了兩個(gè)小時(shí)，“我們一直在探討技術(shù)，聊完后，就決定投了。”

人才的稀缺性必然導(dǎo)致投資機(jī)構(gòu)們沒有條件篩選，能做的就是最強(qiáng)的。但融資之所以在此時(shí)連續(xù)出現(xiàn)，海外出現(xiàn)代表性案例是個(gè)不容忽視的因素。

2021年12月，美國(guó)公司Commonwealth Fusion Systems（CFS）宣布拿到18億美元的融資。

這一數(shù)字，刷新了人類歷史上核聚變私人投資額的新紀(jì)錄。報(bào)道稱，這次投資方包括比爾蓋茨、索羅斯、Marc Benioff、谷歌母公司Alphabet、DFJ Growth等一眾大佬紛紛參投，此前投資還有意大利能源公司Eni、世界頂級(jí)富豪聯(lián)手創(chuàng)立的投資財(cái)團(tuán)Breakthrough Energy Ventures等。

CFS2018年由麻省理工學(xué)院等離子體科學(xué)與核聚變中心孵化，這里是全球核聚變研究的代表，2005年、2016年分別有過重大突破——提高其托卡馬可裝置的等離子體壓力。

CFS誕生初衷是為了構(gòu)想最小可行產(chǎn)品以降低成本，后來突破了高溫超導(dǎo)技術(shù)，也就可以實(shí)現(xiàn)更快、規(guī)模更小、成本更低的商業(yè)化路線。目前，它計(jì)劃在美國(guó)建立一座核聚變反應(yīng)堆SPARC，占地近47畝，2025年實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電。

除了上述投資方，騰訊也一早緊盯可控核聚變。英國(guó)First Light Fusion （FLF）公司背后的投資方就有騰訊，它原是從牛津大學(xué)分離出來的一家機(jī)構(gòu)，2011年成立，2022年2月獲得4000萬美元投資，已獲得1億多美元融資。

米磊認(rèn)為，科學(xué)理論上已經(jīng)證明可控核聚變的可行性，近些年高溫超導(dǎo)技術(shù)的突破，讓這件事的成本大幅壓縮。“所以才會(huì)涌現(xiàn)出創(chuàng)業(yè)公司”。

孫登科提到，國(guó)家對(duì)前沿科技的支持，大概率會(huì)讓這些有發(fā)展前景的創(chuàng)業(yè)公司登錄科創(chuàng)板，“我們不太愁回報(bào)。”

加拿大核聚變公司GF的首席執(zhí)行官M(fèi)owry認(rèn)為，核聚變行業(yè)與航天業(yè)有許多相似之處，航天業(yè)原先也是集中在政府機(jī)構(gòu)層面展開，如今靈活的私營(yíng)領(lǐng)域充滿干勁和想象力，為航天業(yè)注入了更多活力，這是聚變行業(yè)的Space X時(shí)刻。

目前，全球30家左右從事核聚變的私營(yíng)公司獲超40億美元的融資，近一半公司在過去5年間成立，其中，美國(guó)、英國(guó)所占數(shù)量位居前二，發(fā)展中國(guó)家只有中國(guó)和印度有。

這意味著，未來將不斷涌現(xiàn)出創(chuàng)業(yè)者，而這些創(chuàng)業(yè)者也能追求除國(guó)家和國(guó)際機(jī)構(gòu)一直堅(jiān)持的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)之外的新技術(shù)，遍地開花的時(shí)代來了。

繞不開的小科普

關(guān)于核聚變，一定要厘清幾個(gè)問題。

第一，為什么要做這件事？

人類沒有什么社會(huì)活動(dòng)不需要能源，世界上約86%的能源來自化石燃料。能源一般分為六大類，煤炭、石油、天然氣、水能、核能、非水可再生能源。前三類為化石燃料，后三類為非化石能源。也就是說，煤、石油、天然氣是我們現(xiàn)在能源的主要來源。

化石燃料不僅會(huì)枯竭，環(huán)境污染還嚴(yán)重，被認(rèn)為是每年導(dǎo)致全球880萬人死亡的原因。這也是為什么都在大力發(fā)展可再生能源、清潔能源，而這個(gè)世界上最被認(rèn)為取之不盡、用之不竭還不污染環(huán)境的能量來源，一直是太陽。

也就是說，如果實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽能源的有序獲取、有序使用，人類可能就得到了永動(dòng)機(jī)，什么化石能源、能源危機(jī)、環(huán)境污染，通通不用再納入我們的考慮范圍了。

如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？人類需要做一個(gè)“像太陽”的永動(dòng)機(jī)。太陽為什么可以持續(xù)不斷發(fā)光、發(fā)熱、輸送能量？

有三個(gè)個(gè)條件，第一，電子從原子軌道上脫離，原子核和電子形成高速運(yùn)動(dòng)的等離子體狀態(tài)，相互碰撞；第二，巨高溫、高壓條件。第三，碰撞次數(shù)要多，持續(xù)時(shí)間要長(zhǎng)。說白了，這就是核聚變。

可控核聚變呢，就是讓這個(gè)爆炸不要一下子全部爆開，而是緩慢釋放，將釋放的能量用來發(fā)電。那人類可不就是制造了一個(gè)小太陽么，太陽就是不斷發(fā)生核聚變放出光和熱。

第二，能在地球上實(shí)現(xiàn)核聚變嗎？

為了不將這個(gè)問題復(fù)雜化，只是便于讀者理解，我們簡(jiǎn)單來了解一下。

實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)有兩個(gè)途徑，一般是氫原子，兩個(gè)元素氘（D）和氚（T）發(fā)生反應(yīng)釋放能量；另一個(gè)辦法是兩個(gè)氦-3原子發(fā)生反應(yīng)。

這些聽上去不知道是什么玩意兒的東西好找嗎？

氘（D）呢，在海水中能找到，含量在0.02%，1L海水中氘發(fā)生的核聚變相當(dāng)于300L汽油產(chǎn)生的能量；氚（T）需要在裂變堆中轟擊鋰元素產(chǎn)生。

氦-3地球上的資源有限，廣泛分布在月球表面，這也是為什么各個(gè)國(guó)家都有自己的登月計(jì)劃，他們也都想探尋月球表面氦-3的資源位置。

有了這些元素還只是第一步，接下來，就要實(shí)現(xiàn)太陽內(nèi)部的高溫高壓環(huán)境。這里有兩個(gè)途徑，第一是慣性約束，第二是磁約束核聚變。

慣性約束通過高能激光進(jìn)行；磁約束一般要通過托卡馬可裝置或者仿星器，終于來到托卡馬克這個(gè)東西了。

托卡馬克是世界上各個(gè)國(guó)家做核聚變沒有辦法繞開的，因?yàn)樗鼘?shí)驗(yàn)效果好、成本低，再加上高溫超導(dǎo)體的發(fā)展更容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁環(huán)境。

比如上面提到的CFS公司，用的就是托卡馬克，能量奇點(diǎn)的規(guī)劃也是建設(shè)小型托卡馬克裝置，星環(huán)聚能的技術(shù)路線是球形托卡馬克。

第三個(gè)問題，卡在哪兒了？

最重要的，還是成本問題。直到今天，還沒有任何國(guó)家和團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了正輸出，也就是說，產(chǎn)生的能量需要耗費(fèi)更大的能量。

第四個(gè)問題，人類的可控核聚變發(fā)展到什么程度了？

可控核聚變這件事情已經(jīng)有70年的歷史了。70年前，物理學(xué)家們一直夢(mèng)想著用使太陽發(fā)光的核聚變反應(yīng)為電網(wǎng)供電。

1958年，蘇聯(lián)科學(xué)家首先提出“托卡馬克”概念并開展研究；

1980年，美國(guó)通用原子能公司建造DIII-D；

1983年歐洲啟動(dòng)歐洲聯(lián)合環(huán)（JET）計(jì)劃，很長(zhǎng)一段時(shí)間都是世界最大的托卡馬克；

1985年日本研制出JT-60，曾經(jīng)的世界三大托卡馬克裝置之一，運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)超過三萬次；

1988年 蘇聯(lián)庫爾恰托夫研究所研制出T-15，并在解體前夕將T-7贈(zèng)送給我國(guó)，為我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了很大幫助。

1985年ITER項(xiàng)目啟動(dòng)，一開始拒絕中國(guó)加入，2002年經(jīng)過歐盟、俄羅斯、日本協(xié)商，允許中國(guó)加入，2006年七個(gè)成員國(guó)簽署協(xié)議，項(xiàng)目重啟，這是世界最大的聚變計(jì)劃。

ITER建于法國(guó)南部，35個(gè)國(guó)家出資，造價(jià)至少達(dá)220億美元。首次試運(yùn)行定于2025年，完全的聚變還要等到2035年。

再來看我國(guó)，我國(guó)核聚變研究起始于60年代，1970年開始自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，1984年建成中國(guó)換流器一號(hào)。然后結(jié)合蘇聯(lián)送給我們的T-7，1994年建成了“合肥超環(huán)”，此后進(jìn)入快速發(fā)展階段。

2007年，我們又自主設(shè)計(jì)了世界首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬可裝置東方超環(huán)，也就是EAST，得到國(guó)際上的關(guān)注。2021年5月，東方超環(huán)實(shí)現(xiàn)了1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒的等離子體運(yùn)行，即它可以運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間了，突破了世界紀(jì)錄。

也就是說，我國(guó)現(xiàn)在在可控核聚變的研究上，并不落后。

中國(guó)市場(chǎng)第一家致力于商業(yè)化核聚變的公司是在河北的新奧集團(tuán)，它是一家傳統(tǒng)清潔能源公司，2018年聯(lián)合北京大學(xué)、日本東京大學(xué)等高校創(chuàng)立了新奧核聚變科技研發(fā)公司，現(xiàn)在獲得1.5億美元的資金投入，說是2019年建造了中等規(guī)模的球形托卡馬克。

接下來就是上面剛拿到融資的兩家創(chuàng)業(yè)公司，能量奇點(diǎn)、星環(huán)聚能。

而在世界上還有多家公司不容忽視，除了我們上述提到的CFS（Common Wealth Fusion）、FLF（First Light Fusion）。

General Fusion(GF）是一家加拿大公司，現(xiàn)已獲2億美元融資，現(xiàn)委托英國(guó)聚變研究中心在倫敦以西的泰晤士河河灣處卡姆勒村莊建設(shè)已做示范站，計(jì)劃2025年運(yùn)行。

Helion Energy是一家美國(guó)公司，總部在華盛頓，創(chuàng)始人曾在美國(guó)能源部從事聚變項(xiàng)目研究。去年11月剛拿到了超5億美元融資，投資方包括Facebook聯(lián)合創(chuàng)始人、Open AI首席執(zhí)行官等。它承諾2024年展示核聚變產(chǎn)生的凈電力，生成10年進(jìn)行商業(yè)電力銷售。

TAE Technologies也是成立于1998年的美國(guó)公司，總部在加州的Foothill Ranch，現(xiàn)已拿到8.8億美元融資，創(chuàng)始人說，“企業(yè)能建造的設(shè)施不比國(guó)家遜色”。

“永遠(yuǎn)的30年”

關(guān)于可控核聚變，科學(xué)界有個(gè)梗，那就是實(shí)現(xiàn)它永遠(yuǎn)需要30年。

米磊認(rèn)為，現(xiàn)在的商業(yè)可控核聚變就像馬斯克當(dāng)年做小衛(wèi)星一樣，“當(dāng)我看到可以改變世界的技術(shù)就會(huì)眼前一亮，商業(yè)實(shí)現(xiàn)也許需要20年，但是堅(jiān)持去做，技術(shù)上10年可能會(huì)有大的突破。”

海外不少創(chuàng)始人認(rèn)為人類將在2030年左右首次實(shí)現(xiàn)基于核聚變的商業(yè)電網(wǎng)，2040年左右將首次可實(shí)現(xiàn)核聚變能源在空間推進(jìn)領(lǐng)域中的應(yīng)用。TAE Technologies首席執(zhí)行官M(fèi)ichi Binderbauer說，“我們很有可能在不到10年的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。”

幾位在創(chuàng)業(yè)公司就職的聚變研究人員說，“私營(yíng)公司說10年內(nèi)就能成功，只不過是為了吸引投資者，10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)聚變商業(yè)化的想法過于樂觀了。”

星環(huán)聚能的技術(shù)負(fù)責(zé)人譚熠則說，需要“較長(zhǎng)的建設(shè)周期”和“較大規(guī)模的投入”才能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地，沒有明確表示過時(shí)間。

英國(guó)核聚變工業(yè)協(xié)會(huì)在英國(guó)的公關(guān)部總監(jiān)Windridge同時(shí)也是一位等離子體物理學(xué)家，“我相信它就要實(shí)現(xiàn)了，這個(gè)難題遲早會(huì)被攻克，結(jié)果將是革命性的。”

順帶提一句，劉慈欣的態(tài)度更不樂觀，預(yù)測(cè)的時(shí)間更長(zhǎng)。他說，核聚變有個(gè)“50年定律”，從氫彈誕生到現(xiàn)在，你問科學(xué)家可控核聚變用來發(fā)電什么時(shí)候能實(shí)現(xiàn)?他們都說是50年，到現(xiàn)在你問他們，還是50年。

參考資料：

中、美、歐誰能實(shí)現(xiàn)人類終極能源. 果凍. 新財(cái)?shù)?

民間產(chǎn)業(yè)發(fā)力，核聚變能源或指日可待. Phlip Ball. 網(wǎng)易訂閱