人們一直將核聚變視為一種可能的解決方案。但說辭永遠是“再過30年即可實現”，已經成了一個行業內的笑話。

但如今有幾家初創公司稱，他們可以大大提前將這一設想變成商業現實的時間。

核聚變究竟是什麼？

核聚變是指原子核的結合，在這一過程中釋放出的大量能量或許能解決我們的能源危機。太陽的能量也正是來源於此。核聚變十分清潔，而且相對安全，也不會產生任何排放物。

但要使氘原子核與氚原子核結合在一起，必須在極大的壓力下才能完成，而這需要耗費大量能量，比目前我們能從核聚變中獲取的能量還要多。實現“能量增益”、即獲得的能量大於輸入的能量，對我們來說極具誘惑力，卻又難以實現。

不過據核聚變初創公司稱，情況已經大有改觀。

“核聚變正處於一個重大的轉折點上。”加拿大初創公司General Fusion總執行官克里斯托弗·莫里（Christofer Mowry）指出。該公司希望在五年內實現商業規模的核聚變。

“如今我們可以將日漸成熟的核聚變技術與21世紀新誕生的輔助技術相結合，如添加劑製造、高溫超導體等等。核聚變再也不是’再過30年’的事情了。”

牛津大學基布爾學院榮譽教授韋德·艾力森（Wade Allison）稱，該設想背後的科學原理已經得到了證實。主要挑戰在於實踐方面。

圖為Tokamak Energy公司最新托塔馬克內部正在發光的等離子體。

“具體時間我們還無法肯定，但基本的科學原理已經解決了，目前的挑戰在於材料方面的技術問題。”艾力森教授表示。

難度來自何處？

一大挑戰在於，我們必須打造出強大到足以容納超高溫等離子體、並且能承受極高壓力的容器。英國原子能機構總執行官伊安·查普曼教授（Prof Ian Chapman）指出，其排氣系統“經受的溫度與壓力將與太空飛船重新入軌時差不多”。此外還需要機器人維護系統，以及自動填料、修復與燃料儲存系統等。

Tokamak Energy公司致力於打造更便宜、更緻密的核反應堆。

“英國原子能機構正在研究這些問題，並在牛津附近的卡拉姆科學中心附近修建新的研究設施，與業界共同研發解決方案。”

發生了哪些變化？

一些私營能源企業認為，通過運用新材料和新技術，他們可以更快地解決這些實際挑戰。

位於牛津郡的Tokamak Energy公司正在研究球型托塔馬克，即利用高溫超導體、將等離子體限制在極強磁場中的反應堆。這裡的“高溫”是物理概念，相當於零下70攝氏度。

“這是目前最成功的托塔馬克。”該公司總執行官喬納森·卡靈（Jonathan Carling）表示，“球型托塔馬克是一種效率更高的拓撲學結構，因此我們能夠大大提高反應的緊湊度和效率。此外它體積較小，因此靈活度更高，成本也較為低廉。”

該公司目前已經打造了三台托塔馬克，其中第三台名為ST40，利用厚30毫米的不銹鋼和高溫超導體打造。今年六月，該托塔馬克中的等離子體溫度成功達到了1500萬攝氏度，比太陽核心溫度還要高。該公司希望明年夏天能夠突破1億攝氏度。而中國科學家稱自己已於本月實現了這一目標。

“我們希望在2022年前實現能量增益，並在2030年前開始向電網供電。”卡靈表示。

與此同時，美國麻省理工學院正在與新成立的Commonwealth Fusion Systems公司合作，共同研發甜甜圈形托塔馬克Sparc。該團隊由比爾蓋茨、傑夫·貝佐斯等億萬富翁出資，希望能研發出可以在工廠中製作、然後送往現場組裝的小型反應堆。

這些私營企業正在挑戰Iter（國際熱核實驗反應堆）的地位。這項核聚變項目共涉及35個國家，具有旗艦性意義。Iter在拉丁語中有”路“的意思。目前該項目正在打造全球最大的實驗聚變設施，但直到2025年後才會點火試營，此後還需要更長時間才能投入商業應用。

”各Iter成員國利用核聚變獲取清潔能源的緊迫程度不同。“一名發言人表示，”一些國家明確表示，希望在2050年前實現核聚變並網發電；其它國家則將目標放在本世紀後半葉。“

而該領域的後起之秀們認為，自己可以做得更好。

”利用新型高溫超導體磁場技術，我們可以打造出體積小得多的淨能量聚變設備。Sparc的體積和重量將只有Iter的64分之一。“麻省理工學院等離子體科學與聚變中心副主任馬丁·格林沃德（Martin Greenwald）指出。而更小的體積就意味著更低的成本，核聚變領域也可以形成”更小、更靈活的組織。“

但各方人士似乎都認為，Iter、卡拉姆科學中心和私營領域的工作其實是相互補充的性質。

”歸根結底，我們都有著同樣的夢想：讓核聚變發電成為未來清潔能源的核心所在。“