新闻中提到的商业受控核聚变项目甚至还没有安装...

第一个商用可控核聚变反应堆会建在中国，还是在陕西

一觉醒来，可控核聚变商用的新闻刷屏了，很多网友已经在想，能不能用上可控核聚变发出的电。

仔细观察，事情似乎没那么简单—

新闻中提到的商业受控核聚变项目甚至还没有安装...

要知道，国外的ITER，国内的合肥EAST已经做了很多年，可控核聚变的商业化也只敢保守地说30年内实现。

就连还在建设中的可控核聚变反应堆，真的能成为中国第一个商业化项目吗。

陕西的这个项目是什么。

新闻中提到的项目由陕西星环聚能科技有限公司实施，技术源于清华大学核聚变团队。

据团队介绍，他们提出并设计的基于球形托卡马克的紧凑型重复重联聚变堆有望大幅减少冗余辅助设备，显著降低聚变堆的复杂性，提高氚增殖率。

环形聚能受控核聚变装置示意图

在建反应堆被称为中国首个小型化快速迭代商用受控核聚变反应堆。

据36Kr披露，目前只有20多名员工但今年6月，这家公司获得了一批数亿元的融资，由顺为资本，联想之星等10余家机构共同完成

拿到钱，开始工作目前，公司已经完成了实验基地的改造据星环聚能创始人介绍，球形托卡马克装置的所有安装部件已经进场，预计今年11月前完成第一代装置组装

实验室项目组成员Zhihu Yukun透露，组件的组装于本周开始现在，小组中做实验的大多数学生正在Xi安建造这个装置

但是这个设备设置好之后，真的完成了吗。

创始人说:

目前这个项目只是一个零机，只是为了验证整个方案的科学可行性。

也就是说，这个反应堆是为后续的商业可行性打下坚实的理论基础，不会产生实际的聚变效应。

至于很多网友期待的并网发电，可能要等一等了...

不过这家公司表示，如果明年进展符合预期，他们将实现将等离子体加热到1.5 keV的目标

也就是说，如果这个可控核聚变反应堆建成后能够商业化，那将是一个突破为什么网友还发出鲁豫的声音

首先说一下可控核聚变。

核聚变，简单来说就是在超高温或高压下，两个较轻的原子核结合形成一个较重的原子核的过程。

这个过程会以极高的效率释放出巨大的能量，而且是低污染高效率的一旦可控，就能创造巨大的能量价值

但是注意，可控核聚变的难点不在于核聚变，而在于可控性为了实现可控性，需要在超高温或高压条件下，将物质约束在等离子体状态目前一般采用惯性约束和磁场约束

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目前主流的磁约束聚变装置是托卡马克，性能良好，研究充分球形托卡马克用于恒星的能量聚集

再者，如果能在聚变电站，大中型船舶，海上平台等方面实现商业化应用，看来人类从此可以获得取之不尽的清洁能源了所以可控核聚变的研究之旅已经很长了，很多都在推进

例如，早在37年前就提出了国际热核聚变实验堆计划这一跨国项目。

ITER计划建造一个聚变实验反应堆，首次可以实现大规模聚变反应，其装置也是托卡马克。

ITER集合地点

1988年，实验反应堆的研究和设计开始，历时13年，耗资15亿美元，最终于2001年完工2006年，中国也正式加入该计划

坏消息是，到目前为止，35个参与国已经花费了240多亿美元，而ITER计划还没有实现好消息是，ITER的完工计划定于2026年

此外，英国的托卡马克装置，欧盟环，合肥的人造太阳EAST也在试图创造受控核聚变的新数据记录。

2018年EAST实现1亿度等离子体放电

其中，EAST以10 MW的加热功率实现了2018年1亿度高温，2021年，EAST成功实现了1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒的可重复等离子体运行。

中国商业化进展如何。

确切的说，目前有三家商业受控核聚变公司。

其他两家公司包括星环聚能的路线基本相同——都是基于磁约束原理，也就是利用托卡马克装置。

虽然在新闻中宣布星环簇堆将建成中国第一个商用受控核聚变反应堆，但该项目成员，来自清华大学等离子体科学与聚变实验室的于坤指出，最早的商用反应堆应该是龙轩—50。

龙轩—50是中国第一个中型球形托卡马克聚变实验装置，于2019年在河北廊坊建成，实现了首次等离子体放电。

也就是说，第一个商用受控核聚变反应堆是由新奥集团制造的，该集团拥有一家能源公司，龙轩—50是由他们制造的。

另一家公司Energy Singularity成立于2021年，和星环聚能一样。

去年6月，能源奇点获得近4亿元天使轮投资，由米哈游和蔚来资本领投但从进度来看，这家公司的设备还在打造中，距离商业化还有20年左右的时间

具体来说，能源奇点计划在2024年开发和建造一个基于全高温超导磁体的紧凑型托卡马克实验装置，以运行和点燃等离子体随后，他们计划在5~7年内建造同等的Qgt1先进高温超导托卡马克，并在10~15年内建成一个经济聚变发电的商业示范堆

也就是说，这个装置的输入能量在7年左右小于输出能量，然后在15年实现商用。

那么，这些公司用什么技术来加速可控核聚变的商业化进程，甚至声称速度比ITER项目还要快呢。

一个例子是托卡马克装置关键堆芯中超导磁体的路径选择。

目前国内外商业公司基本走高温超导路线，但国际上包括中科院东方，ITER等大型研究项目都是基于低温超导。

毕竟低温超导磁线圈磁场强度的限制会导致设备庞大昂贵，不容易商业化。

而高温超导磁场技术在最近十年有了很大的进步，其最大磁场强度范围比低温磁线圈更宽，使得托卡马克装置更小更便宜。

目前，这股能源投资浪潮已经席卷国内外。

据美国《新闻周刊》报道，2022年，核聚变领域的私人投资激增，仅一年的投资就超过了之前的总投资。

国外科技巨头也想十年商业化

不仅国内掀起了一波可控核聚变的投资热，这类项目近两年在国外也非常火爆。

一方面是国家政策不仅原本打算放弃核能的韩国和德国开始修改放弃核能的计划，欧美也开始加大对核能相关项目的支持力度

另一方面，科技巨头和个人投资者的进入据Fastcompany报道，微软的比尔盖茨和亚马逊的贝佐斯已经在核聚变相关公司上花费了近34亿美元

当然，与国内基本以托卡马克装置为主的路线不同，目前国外30多家商业公司在可控核聚变方面已经采用了磁约束和惯性约束两条路线。

其中磁约束的代表属于CFS，这是一家由麻省理工学院创办，谷歌和比尔盖茨投资的美国创业公司。

图CFS

这家公司声称将在2025年实现受控核聚变的商业发电，甚至比ITER建成还早一年。

该公司的计划也是制造托卡马克装置目前最大的进展是研制出一种高温超导磁体，可以达到20T的磁场

注意，即使是ITER使用的超导磁体，在最高磁场强度下也只能达到5.3吨如果CFS真的实现了高达20T的强磁场，意味着托卡马克的体积可以大大缩小

钢铁侠使用超小型受控核聚变装置。

惯性约束的代表是总部位于英国牛津的核聚变技术First Light Fusion，其受控核聚变装置被称为大友军炮。

这个装置长约22米，重25000公斤它可以发射100克的弹丸，飞行速度接近超音速的19.11倍通过高速压缩靶丸内部的燃料，可以达到聚变所需的压力和温度

值得一提的是，这家公司画的饼更吸引人——通过这个装置，一次电价可以低于0.05美元。

除了商业公司之外，其他公司也顺便来进行这方面的研究。

比如今年年初，AI公司DeepMind在《自然》上发表了一项研究，声称成功实现了利用AI动态控制托卡马克的磁场，从而精确控制内部等离子体。

那么，这些科技公司开发商用可控核聚变装置的速度能比国际科研项目更快吗。

过几年就知道了。

参考链接:

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