近日，人工智能公司OpenAI CEO奧爾特曼（Sam Altman）在接受彭博社采訪時表示，他投資的核聚變公司Helion energy（太陽神能源）有望“很快”演示“能量凈增益”，即產(chǎn)出能量高于引發(fā)核聚變反應所使用能量，這意味著Helion或將成為首家實現(xiàn)這一里程碑的民間企業(yè)。

但奧爾特曼也強調(diào)，從技術演示到實際應用，還需要解決建立工廠、獲得監(jiān)管批準等一系列問題，這可能需要幾年時間。

Helion的第六代原型機“特倫塔”（Trenta）。Helion

受此消息影響，1月7日午后，可控核聚變概念走強，久盛電氣20CM漲停，弘訊科技、海陸重工、融發(fā)核電漲停，東方鉭業(yè)、利柏特、旭光電子等跟漲。

不過，Helion此前對外宣傳的的“能量凈增益”預定目標，是指第七代原型機“北極星”（Polaris）將于2024年底建造完成并成功少量發(fā)電，而目前顯然已“翻車”。事實上，早在去年7月，彭博社就曾長文質疑過Helion的實力，指其對外“講故事”融資，卻不見研究成果公布。

實現(xiàn)“能量凈增益”極其困難，且成本高昂

核聚變是太陽和恒星的能量來源。在這些星體核心的巨大熱量和重力下，氫原子核相互碰撞，聚合成更重的氦原子，并在此過程中釋放出大量能量。因核聚變不會產(chǎn)生放射性廢物，可控核聚變技術有望為人類提供近乎無限的清潔能源，幫助人類擺脫對化石燃料的依賴。然而在地球上想要引發(fā)核聚變需要穩(wěn)定維持1億℃，沒有任何容器能抗住如此高溫，因此主流可控核聚變方法包括以托卡馬克為代表的磁約束聚變（MCF）、激光點火為代表的慣性約束聚變（ICF）和兩者相結合的磁慣性聚變（MIF）。

其中，美國加利福尼亞勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的科研人員在激光慣性約束路線下，于2022年12月使用“國家點燃實驗設施”（NIF）進行了歷史上首次有“能量凈增益”的可控核聚變實驗。實驗中，NIF向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，首次展示了慣性約束核聚變的最基本科學原理。2023年7月，LLNL科研人員再次成功實現(xiàn)了“能量凈增益”，此次反應堆產(chǎn)生了約3.5兆焦耳的能量輸出。

位于美國加利福尼亞LLNL實驗室的“國家點燃實驗設施”靶室。LLNL

NIF的點火雖然有效地證明核聚變科學是合理的，但離商業(yè)化卻過于遙遠。中國科學院院士賀賢土就指出，NIF激光器本身效率極低。實際上，電能變?yōu)榧す獾哪芰啃始s為0.5%，LLNL只強調(diào)了輸入能量，為了產(chǎn)生這輸入的2.1兆焦耳光能，激光束運行卻至少需要提供大約400兆焦耳的能量。此外，NIF激光輸出一次只能點火一次，且持續(xù)時間僅為幾十億分之一秒，然后必須冷卻幾小時才能再次啟動，而商業(yè)反應堆則需要每秒點火多次。

而在磁約束核聚變路線上，中國、歐盟正在不斷取得突破。目前多國參與的國際熱核聚變實驗反應堆計劃（ITER），還將建造最大、最復雜的托卡馬克裝置，這是僅次于國際空間站的第二大國際科學合作工程，締約國包括歐盟、美國、俄羅斯、中國、日本、韓國、印度七個國家和地區(qū)，目標是驗證核聚變能源的科學和工程可行性。

位于法國圣保羅-萊迪朗斯的國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）的預組裝大廳。新華社

但托卡馬克的線圈只能從外束縛住等離子體，內(nèi)部還需要引入電流，這可能會導致等離子體破裂撞到容器壁上釋放巨大的能量，因此托卡馬克的外壁結構造價會非常高昂。同時，托卡馬克至今還未實現(xiàn)“能量凈增益”，而研究發(fā)現(xiàn)裝置越大磁場越強，則成功率越高，這些因素都是多國決定合力建造ITER的原因。

目前，隨著美國2022年“能量凈增益”突破的鼓舞，美國正在加大對核聚變研究的投入，多家私營企業(yè)也希望在聚變能源領域有所成就，其中就包括成立于2013年的Helion 。不過，他們都要面對承擔聚變裝置高額成本的問題。

Helion簽對賭協(xié)議，宣稱要在2028年實現(xiàn)商業(yè)發(fā)電

為了解決成本問題，Helion 使用將磁約束和慣性約束相結合的磁慣約束性聚變（MIF），其研發(fā)的場反熱核聚變反應堆是一個沒有環(huán)形場線圈、直線型的杠鈴形狀等離子體加速器裝置，通過強大磁場將氣體混合物壓縮加熱至原子分裂的程度并在設備的兩端形成等離子體。磁場驅動等離子體以161萬 km/h 的速度相互撞擊并進一步壓縮，從而產(chǎn)生超過高溫引發(fā)核聚變反應。

磁壓縮場反位形聚變裝置設計原理圖。Helion

2021年，Helion憑借其第六代原型機“特倫塔”（Trenta）成為首個將等離子體加熱到1億℃的民間核聚變企業(yè)；2023年1月，Helion停止運行特倫塔，開始建造第七代原型機“北極星”，“北極星”將重點演示產(chǎn)生少量電力。

Helion聲稱，其發(fā)電技術類似于電車制動原理，可以將產(chǎn)生的電子直接進行回收，無需通過傳統(tǒng)的蒸汽帶動渦輪轉化電能等步驟，從而大幅提高能量轉化效率，其發(fā)電成本目標是每千瓦時僅需1美分。

2024年5月10日，Helion宣布與科技巨頭微軟簽署對賭協(xié)議，微軟同意從其公司首座核聚變發(fā)電站購買電力，為此Helion計劃將在2024年實現(xiàn)凈能量輸出，2028年實現(xiàn)為微軟供電50MW的目標。這個賭約也成功吸引更多潛在客戶。4個月后，Helion又與北美最大的鋼鐵生產(chǎn)商和回收商紐柯（Nucor）宣布了一項協(xié)議，為后者開發(fā)一座500兆瓦的聚變發(fā)電廠。

外界質疑只會講故事，卻不見研究成果

值得注意的是，文章開頭奧爾特曼關于“Helion將很快演示能量凈增益”的說法，是在彭博社采訪下的應詢回應。幾個月前，彭博社就曾發(fā)文質疑Helion只會對外界“講故事”，卻對工作進展一直“諱莫如深”。

彭博社文章提到，雖然亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯、微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨等人都大力支持核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但與他們不同的是，奧爾特曼卻將個人財富的非常大一部分押注在Helion這個初創(chuàng)公司上，去追逐這種如“圣杯”一樣難以觸摸但又接近無限的清潔能源。由于奧爾特曼的投資，Helion成為資金規(guī)模排第三的核聚變玩家，但是卻一直沒有拿出任何可以站住腳的實驗結果。

當時，彭博社聯(lián)系Helion的現(xiàn)任員工以及前員工們，他們都對公司的進展表示失望，并認為Helion不可能像對外宣傳的那樣在2024年10月完成“北極星”的建造，而隨著時間進入2025年，這個說法已經(jīng)得到證實。

來自美國威廉瑪麗學院的等離子體物理學教授薩斯基亞·莫迪克，就對高調(diào)“講故事”最后翻車的可能性表示擔憂?！斑@將對整個聚變領域都造成負面影響”，她認為，Helion就不應該做出這種可能不會兌現(xiàn)的承諾。

同時，Helion還拒絕參加一系列同行會議。一名Helion前員工表示，Helion的管理層拒絕了一些同行活動的請求，也拒絕回應關于公司為何大肆宣揚其成就（比如將等離子體加熱到1億℃）但又不發(fā)表研究成果的各種提問。

Helion創(chuàng)始人之一的大衛(wèi)·柯特利

對此，一些人將Helion 創(chuàng)始人大衛(wèi)·柯特利（David Kirtley）描述為對保密的絕對狂熱者，稱他是擔心自己的成果被掠奪，經(jīng)常會在內(nèi)部會議上散播關于商業(yè)間諜的觀點。而柯特利本人甚至在美國國會上影射中國同行，稱中國正在制造一臺機器，“看起來就像Helion 2014年發(fā)布的原型圖”。

彭博社這篇文章還提到，奧爾特曼目前不遺余力地在X平臺（原推特）、主流媒體、以及自己的博客上，吹捧Helion。他告訴外界，Helion的方案是他“迄今為止見過最有前途的聚變方法”。

另一方面，根據(jù)聚變行業(yè)協(xié)會（FIA）2024年7月17日發(fā)布《2024年全球聚變行業(yè)報告》，全球共有45家核聚變企業(yè)參與調(diào)研，累計融資規(guī)模達到71億美元，較2023年增加9億美元。其中有8家企業(yè)采用仿星器技術路線、7家采用激光慣性約束。此外，采用托卡馬克、球形托卡馬克、場反位形技術路線的商業(yè)公司均為3家。

在這35家受訪回復的企業(yè)中，只有3家認為2030年之前可以實現(xiàn)把核聚變電力輸送到電網(wǎng)；另外22家認為，這將在2030-2035年之間實現(xiàn)。

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