米哈遊投資核聚變公司背後,人類的“終極能源”技術眼看就能商用了?

“米哈遊投資了核聚變!”

時隔二十天,米哈遊系列遊戲《原神》《崩壞學院》的玩家們,依然被這則消息震驚:2022年2月25日,能量奇點(一家致力於開發可商業化的聚變能源技術的公司)在其官方微信公眾號上宣佈獲得近4億元(6300萬美元)投資,其領投企業之一是米哈遊。

米哈遊投資核聚變公司背後,人類的“終極能源”技術眼看就能商用了?

有人為米哈遊宣稱的“技術宅拯救世界”歡呼,驚奇於“為遊戲氪得金原來是支持了科研”;有人認為米哈遊純粹是錢掙得太多,找不着地方花。Sensor Tower數據顯示,2021年《原神》僅在移動端的總收入就達到了18億美元(約合113.61億元人民幣),而同年,網易遊戲的全年淨收入是628億元。基於此,米哈遊被認為已超越網易——“網易遊戲第二地位不保”。再結合可控核聚變技術實現永遠需要“三五十年”的傳説,不少人深深贊同米哈遊可能就是“人傻錢多”。

米哈遊投資核聚變公司背後,人類的“終極能源”技術眼看就能商用了?

而事件的另一個主角能量奇點,於2021年6月剛剛成立,“聚焦於研製有商業發電潛力的高磁場、高參數、標準化的高温超導託卡馬克裝置及其運行控制軟件系統,為未來商業聚變發電堆提供高性價比、高可靠性的核心組件和服務”。

能量奇點聲稱自己的團隊成員涵蓋高温超導、等離子體物理、人工智能等核聚變研究所需的眾多領域,且都來自頂級院校及科研院所,如斯坦福大學、普林斯頓大學、北京大學、清華大學等,但因為目前無法獲知團隊成員的具體信息,均無法核實。能量奇點沒有官網,所有公告均在微信公眾號平台發佈,融資成功之後,發佈的第一條推文是一則招聘啓事,併成功成為其閲讀量最高的一則推文。這大概證明,關注它的業內人士的確不少。

上週三,能量奇點在其公號中宣佈與核工業西南物理研究院簽署了協議,雙方計劃共同研發全球首台基於全高温超導磁體的託卡馬克,以實現長時穩態運行的科學和工程目標。核工業西南物理研究院是我國可控核聚變領域的老牌研究機構,我國聚變領域第一座大科學裝置中國環流器一號(HL-1)就是出自它之手,2020年12月,其建造的中國環流器二號M裝置(HL-2M)也實現了首次放電。在核工業西南物理研究院的加持下,這個略懸浮的初創公司終於多了些實體感。

米哈遊總裁劉偉表示:“可控核聚變是一項激動人心的技術。過去半個多世紀,各主要科技強國都在持續投入,科學研究和工程經驗都經過了長期積累。最近十年,隨着幾項關鍵技術的突破,商業公司和風險投資開始大舉進入這個領域,這種趨勢在美國尤為明顯。”

在美國、歐洲等地,投資確實正在加速湧入可控核聚變領域,初創公司也都給出了令投資者們瘋狂的理由:他們幾乎都承諾,在十年內開發出可商用核聚變。那麼,問題來了,“三五十年”的傳説真的已是過去式了?“永動機”,觸手可及?

燒錢與進度

近半年的核聚變投資領域,最轟動的大事並非連遊戲公司都參與了核聚變投資,而是單次的融資額紀錄被抬升到了10億級。去年12月,Commonwealth Fusion Systems完成了B輪融資,獲得超過18億美元的鉅額融資,也刷新核聚變領域融資額的新記錄。此次投資,由Tiger Global牽頭,比爾·蓋茨的公司、Marc Benioff的Time Ventures和其他大約二十多家公司參與。

Commonwealth一舉成了領域內最炙手可熱的核聚變公司,也看呆了一眾此前剛剛為億元級美元融資興奮不已的人們。Commonwealth成功融資的前一天,General Fusion剛剛結束由Temasek Holdings公司牽頭的1.3億美元E輪融資,投資者包括了亞馬遜的創始人傑夫·貝佐斯;前1個月,Helion Energy完成了由OpenAI的聯合創始人Sam Altman領導的5億美元E輪融資,如果依照計劃達到目標,還有機會再獲得17億美元。

核聚變正在成為投資界的一個新招牌。據Fusion Industry Association(FAI)統計,在2021年,可控核聚變領域共吸引近 19 億美元的私⼈資金、 8500 萬美元的政府資金以及其他渠道的資金,相關私營企業也成功累積到了23家。其中,15家 (65%) 成立於過去10年, 12 個 (52%) 的成立時間則在5年之內。

米哈遊投資核聚變公司背後,人類的“終極能源”技術眼看就能商用了?

就這樣,人們眼睜睜看着核聚變成了投資領域的一個賽道。

可控核聚變確實是堪稱“能源終結解決方案”的理想能量之源:能量釋放效率比傳統能源高數百萬倍,且原料無限,零污染,但與此同時,這也是一個動輒需要十億、幾十億美元研發投入的新技術。目前,以國家為單位,多個國家在研製自己的核聚變,同時,也以國家為單位展開合作(比如有30多個國家參與的ITER),但即便已經投入了幾十、上百億美元,距離真正的成功,依然很遠。

此前,品玩曾發佈文章《中國“人造太陽”,人類“不可能任務”的現在進行時》,介紹可控核聚變技術的實現難度之高,以及所需的投入之大。現在看來,這些都無法阻擋投資者,終極能源所描繪的未來實在讓他們為之瘋狂。2020年之後,在全球經濟備受新冠疫情影響之下,這種瘋狂仍未停止,投資金額從此前的幾百、上千萬美元飆到了億、十億美元,就是最好的證據。

現在,2022年的第一季度尚未結束,就已經先後有數家相關企業被投資。2月中旬,在能量奇點獲得6300萬美元投資的前十天,總部位於英國的First Light Fusion宣佈,它從Oxford Science Enterprises、Hostplus和IP Group以及新投資者Braavos Capital和Tencent(沒錯,就是那個鵝廠)那裏籌集了4500萬美元的C輪融資。

crunchbase上的數據表明,這距離First Light上輪的2500萬美元融資剛過去14個月——核聚變企業的燒錢速度可見一斑。而在核聚變領域,這種燒錢速度實在稀鬆平常,且越到後期越費錢。

可控核聚變在理論上有多種實現方法,這在FAI統計的23個核聚變公司中,幾乎都得到了體現。除了最常見的磁約束技術路線,磁慣性、慣性約束、混合靜電約束等也被一一嘗試,由此也延伸出多種實驗裝置,甚至有公司復現了上世紀五六十年代流行一時但終被放棄的仿星器。而這些實驗裝飾的共同點就是,都需要大量燒錢。

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Commonwealth走的是最大眾的磁約束路線,具體實現方式則是傳統的託卡馬克。它是麻省理工學院的衍生公司,2018年才成立。該公司的首席執行官Bob Mumgaard表示,他們將在6年內建成一個可用的核聚變反應裝置。而在完成第三輪的8400萬美元融資的5個月後,Commonwealth才研製出高温超導磁鐵HTS。HTS被用於維持超高磁場,以創造聚變條件。去年夏天,Commonwealth終於成功測試了HTS,並用於優化自己的託卡馬克。

全世界大約有150個託卡馬克,其中最大的一個正是由ITER花費300億美元建造的——重達2萬噸,有一個籃球場大小,預計將在2035年完工。ITER的主磁鐵將重約400噸,實現的磁場強度將超過12特斯拉,而Commonwealth的目標是使用15噸的磁鐵,產生20特斯拉的磁場。HTS是達成這個目標的關鍵,它的原材料是稀土鋇銅氧化物(又名ReBCO),以此製成的超導體可以幾乎零損耗地傳輸電流。因此,ReBCO既是製造強大電磁鐵的關鍵,同時,也是“製造核聚變裝置的關鍵”。此後,Commonwealth正式着手建設託卡馬克。

在完成18億美元的融資之後,Commonwealth宣稱這些資金將用建造、調試和運營世界上第一台淨能源聚變機SPARC,以及第一座商業聚變發電廠ARC。他們計劃,SPARC將在2025年完成聚變的商業化標準的能量淨增,這意味着能量輸出與輸入的比值要達到幾十甚至更高;21世紀30年代初,ARC建造完工並開始用於發電。

這是超越了人們一貫認知的核聚變時間規劃。如果對比其他核聚變私營企業的計劃書,很容易發現,這種激進的計劃反而是一種常態。

總部位於華盛頓州的Helion Energy就計劃在2024年完成核聚變的能量淨增。它所採取的技術路線是磁慣性約束,通過疊加“磁場反向配置”和“脈衝不點⽕”實現。為此,Helion一直在更新自己的聚變反應裝置,至2020年,在燒了此前融資的七千萬美元之後,成功完成第六代核反應裝置的建設,即Trenta。目前,Helion正在建造第七座反應裝置“北極星”(Polaris),同時也在設計第八座反應裝置“心宿二”(Antares)。

去年6月,Helion成為第一家將等離子體加熱到1億攝氏度的私營公司,這被視為Helion核聚變商業發電之路上的重要里程碑。

2013年,Mithril Capital的聯合創始人Ajay Royan(另一位聯合創始人是億萬富豪Peter Thiel)首次向Helion投資了200萬美元,使它能建造可以“重複脈衝電源”的聚變反應裝置。此後,Mithril一直投資Helion,包括最近一輪的5億美元——如果該公司的第七款原型能按照預期工作,Mithril承諾再投資17億美元。

對此,Helion首席執行官David Kirtley信心滿滿:“10年後,我們肯定會有商業電力用於出售。”

Kirtley的自信不僅來自於自己,更是來自於同行。

  • General Fusion計劃在2025年啓動並運行其示範工廠。
  • 創建於1998年、目前規模最大的核聚變公司TAE Technologies希望在2030年為電網提供源於核聚變的電。
  • First Light Fusion計劃在本世紀40年代要建造多座工廠,其中首座於30年代完成。至於在此之前的科學難題,則在20年代完全攻克。
10年實現核聚變商用?

如此整齊劃一的誇張時間規劃,我們在默認是為了吸引投資的説辭外,也不免有一絲動搖,難道核聚變商用真的會在10年內實現?

在國際原子能機構 (IAEA)的核聚變物理學家 Sehila M.Gonzalez de Vicente 看來,隨着大量資本的湧入,核聚變領域的技術突破很可能提前出現,而核聚變能源的應用也很可能會在30 年或 50 年後成為現實。但與此同時,他用於衡量核聚變實現時間的尺度並沒有改變,依然是一以貫之的“三五十年”。

非盈利基金會Fusion Power Associates的主席Stephen Dean也説,“到目前為止,核聚變的歷史並沒有給我們很大的信心。眾所周知,我們離聚變商用還差50年已經很多年了。”

與此同時,Fusion Power Associates中的所有私營公司都踏上了追求聚變商業化之路。商用核聚變對投資人和創業者的誘惑是巨大的,只要有一家公司成功,就將徹底解決全球的能源供應問題,且永久無碳。

在過去半個多世紀中,全球已建成超過100台可控核聚變裝置。其中,磁約束核聚變研究一直是主流技術路線,託卡馬克更是憑藉傑出的性能(聚變三重積比其他技術路線高2-4個數量級)脱穎而出,但與此同時,其他類型的技術路線也沒有被放棄,美國國家點火計劃就致力於通過慣性約束的路線完成聚變點火。然而,目前為止,所有努力的最終結果是,可控核聚變的商業化依然遙遙無期。

米哈遊投資核聚變公司背後,人類的“終極能源”技術眼看就能商用了?

再具體一點,用於判斷點火成功的聚變三重積也還差幾個數量級,而創業公司動輒許諾在兩三年內達成的能耗比,齊聚全球之力,奮鬥幾十年,還沒有突破0.7。被視為里程碑事件的將等離子體加熱到1億攝氏度,在幾年前就已實現,最高紀錄甚至達到了5億度以上。然而即便如此,依然沒有國家級的研究機構聲稱,可以在幾年之內實現可控核聚變的商業化。

具體的時間規劃中,我國建成原型電站的目標時間是2050年,韓國和俄羅斯的進度也差不多都是本世紀中,即便向來對自己自信滿滿的美國,設定的原型電站建成時間也在2035年,運行時間則在5年之後。

另一方面,公開的資料顯示,這些私營核聚變公司採用的都是中小型化的設計方案。而以目前有明確研究數據支撐的託卡馬克為例,其原理決定,裝置的體積越大,才越有可能達到點火臨界點。ITER就是基於此設計和建造的大型託卡馬克。而小型化的核聚變裝置,如球形託卡馬克和RFP,雖然從投資和商業概念出發很有誘惑力,但是到目前為止,還沒有任何實驗表明能夠實現點火。

但從另一方面出發,資本的湧入本身其實已經完成某種表態,畢竟錢不會説謊,以及投入總是要求回報的。《華爾街日報》援引業內人士的話,如此評論:“一波又一波的資金湧入到核聚變領域當中,這正是核聚變工業擴張的信號。”

參考資料

https://www.iaea.org/newscenter/news/unprecedented-progress-accelerates-fusion-research-thanks-to-private-sector-investment

https://drive.google.com/file/d/17lrqxt6NG0-QjVafJ_WHbT43kSGiK-WD/view

https://www.economist.com/science-and-technology/2019/05/04/fusion-power-is-attracting-private-sector-interest

https://www.fusionenergybase.com/organizations/#companies

https://www.technologyreview.com/2022/02/23/1045122/fusion-power-mit-startup-commonwealth/

https://tae.com/wp-content/uploads/TAE-Milestone-Press-Release.pdf

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