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世界超级富豪资助私营公司参与核聚变研发:与政府一较高低

据国外媒体报道,在核聚变技术的发展与应用领域,正在进行着这样一场激烈的竞赛。众多私营核聚变研究公司在一些世界超级富豪的赞助和大力支持下向核聚变技术革命发起冲击,他们的目标是与政府出资的大型核聚变项目一较高低,找到一种比政府项目速度更快、更经济实惠的核聚变利用方式,最终在该技术应用领域掌握主动权。

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控制复杂的核聚变反应被证明是非常困难的。

这些私营公司包括亚马逊CEO杰夫-贝佐斯投资的通用聚变公司、 微软 共同创始人保罗-艾伦投资的核聚变研究公司–Tri Alpha能源公司等。

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在通用聚变公司,这个巨型“宇宙飞船大炮”专为核聚变反应堆供应等离子体。

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这些亿万富豪们就好比是2012年大片《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》中的布鲁斯-韦恩。

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名不见经传的通用聚变公司得到了亚马逊CEO杰夫-贝佐斯的大力支持和赞助。

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托卡马克反应堆中的等离子体必须得到限制。

某一天,在加拿大英属哥伦比亚省温哥华市附近的一座实验室内,突然警报大作。在实验室工业仓库中,竖立着一个长约五米、到处缠绕着各种线缆的“怪物”,看起来像是从宇宙飞船上伸出来的大炮,其实这是一座核聚变反应堆的原型。

不过,实验室中所有身穿红色工作服的技术人员并没有被这种刺耳的警报所干扰,这种警报汽笛是在发生聚变测试时警告所有人员穿上防护服。在核聚变反应堆原型每一次启动测试之前,都会听到这种警报声。目前,这种测试实验每天多达50到100次。这种实验频率对于官方大型实验室来说几乎是不可能的。但是,这家名不见经传的小公司在亚马逊CEO杰夫-贝佐斯的赞助和大力支持下,却可以以自己的速度向核聚变技术革命发起冲击。这家小公司名称为通用聚变公司。

通用聚变公司只是众多私营核聚变研究公司之一,这些公司都在努力吸引物理学家和超级富豪们关注以争取他们的支持与投资。这些私营公司也坚信,他们能够找到一种比政府项目速度更快、更经济实惠的核聚变利用方式。世界一些著名的超级富豪也以实际行动支持这些处于核聚变研究前沿的私营公司,比如杰夫-贝佐斯、微软共同创始人保罗-艾伦、PayPal共同创始人彼得-蒂尔等。有些私营公司普通民众甚至闻所未闻,比如保罗-艾伦投资的Tri Alpha能源公司秘密运行了许多年都无外人知晓,直到现在这家公司都还没有公开网站。

这种超级富豪与核聚变的联姻,不禁让人联想到2012年大片《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》。在影片中,布鲁斯-韦恩的公司秘密建造了一座核聚变反应堆。由于科学准确度的原因,这部大片未获得任何重要奖项。但是,它至少有一件事是正确的,那就是这项足以改变世界的技术确实需要有魄力的超级富豪的引领进入我们的现实生活。对于我们大多数人来说,核聚变似乎离我们的现实生活很遥远。人们一直在预言和期盼核聚变时代的到来,但它就像是世界末日一样,又无数次被推迟。对于这些超级富豪来说,核聚变就是一个很好的赌注。他们都知道哪些我们所不知道的东西?

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在由政府出资兴建的核聚变反应堆中,一名工人正在等离子体加热系统中检修。

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通用聚变公司的技术人员在监测每一项实验,该公司已经开展了数千次这样的实验。

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通用聚变公司的反应堆原型。

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通用聚变公司的反应堆中的压缩过程必须完美同步,否则核聚变反应失败。

还记得高中物理课上所学的核聚变知识吗?这些理论可能会让超级富豪们失望。核聚变是原子核相互撞击再聚合的过程。在这种聚变反应过程中,原子核的一部分质量被转换成能量 ,即释放出巨大能量。太阳燃烧的原理其实就是核聚变,但这是一种无法自我控制的核聚变,产生了相当于无数倍氢弹的能量。如果这种能量能够得以控制与利用,核聚变将成为一种好到极致的能源。核聚变反应本身不需要任何化石燃料,唯一的副产品就是无害的氦。虽然大多数可行的核聚变反应可能会产生辐射,不过这种辐射的消退速度要比传统核电站的副产品快得多。

问题在于,克服原子核互相之间排斥的力需要巨大的能量。到目前为止,科学家们还没有找到一个更好的方式,让反应堆获得的能量远大于投入的能量。数十年来,无数科学家和工程师们都在为解决这一难题殚精竭虑。在此期间,大多数普通民众或非专业人士甚至都忘记了核聚变,或将其看作是太遥远的事物。不过,科学家们一直在艰辛前行,不断取得进展。一个事实是,他们所取得核聚变能量增长速度比摩尔定律的速度要快得多。比如,法国南部目前正在建设中的国际热核聚变实验堆,到建成时,它所产生的能量将10倍于其运行能量。国际热核聚变实验堆被广泛认为是最可靠的核聚变设施,因此这个项目获得了世界上许多国家政府的资金支持。不过,这项耗资数十亿美元的巨大工程可能会持续许多年,首次反应堆实验最早也要到2025年左右才可实施。

让我们再回过来谈谈现实世界的布鲁斯-韦恩们。与国际热核聚变实验堆相比,贝佐斯和艾伦等人支持的私营核聚变反应堆优先考虑的是工程技术上简单化,而不是科学的精确度。但是,这种高风险带来的可能是高回报。一个稳定、经济、有一定规模的核聚变反应堆可能为投资者带来巨额收入。这也许是贝佐斯投资通用聚变公司时所看到的前景。贝佐斯是否能够名利双收,目前还是一个未知数。他本人或网站也未对此作出任何回应。通用聚变公司技术与合作战略副总裁迈克尔-德拉赫对贝佐斯的投资动机发表了自己的看法。“我的感觉是,他看到了私营企业破解这些难题的有利条件。”

贝佐斯也许是通用聚变公司最著名的投资者,但他并不是唯一的投资者,其他的投资者也总共向这家公司投入了8100多万美元,他们包括清洁能源风险投资公司Chrysalix公司、加拿大石油巨头Cenovus公司、马来西亚国库控股公司等。通用聚变公司创始人、首席科学家米切尔-拉伯奇表示,“我知道,这个星球上面临许多能源问题。我认为,核聚变将是最佳 解决方案 。”拉伯奇认为,核聚变有许多非主流方式。“但是,所有这些可选方式很少能够获得支持,因为主流方式独占了大多数资源。”他所追求的“磁力约束聚变”就是可选方式之一。磁力约束聚变的工作原理如下:首先,利用磁场约束炽热的不稳定氘氚等离子体;然后,这种等离子体被注入一个球体中,进入一个液态金属旋涡中;接下来,利用活塞向球体中心会聚,同时击打气缸终端的砧,向等离子体发送一波冲击波。能量的爆发导致等离子体压缩,氘氚燃料燃烧,理论上会引起能量的超级爆发。

对于投资者来说,通用聚变公司的反应堆不像政府项目那样需要最先进的激光器,也不需要足球场大小的设备,但贝佐斯、拉伯奇等人仍然希望能够赶超政府投资的反应堆项目。既然这种方案这么好,那为什么会被政府部门放弃呢?拉伯奇解释说,当你挤压一个气球到一个极限点,它极有可能会爆炸。等离子体也拥有类似的特点。如果它没有被同步压缩,它基本上是离散的。拉伯奇意识到只有依靠现代计算机技术才可以实现这种同步性。拉伯奇卖掉了原来的公司,在接下来的20年时间里专心钻研这一理念,最终他成功地建造了一个小型的原型,并可以用它来生产中子。至今在通用聚变公司接待区仍然可以看到这个看起来相当简陋的装置。拉伯奇将此称为“市场中子”,它们也足以证明拉伯奇理念的正确性,并为通用聚变公司赢得了首笔可观的投资。

如今,通用聚变公司拥有大约65名员工和两栋大楼。在办公楼后面的仓库中,拉伯奇向记者展示了反应堆原型,一个看起来像水雷一样的球体,旁边则是“宇宙飞船大炮”,它负责向球体中注入等离子体。周围缠绕着纷乱的线缆,实时向计算机传输各种数据供技术人员分析。拉伯奇介绍说,在过去数年中,他们已经对反应堆原型的设计方案进行了无数次修改,并致力于扫清早期核聚变实验中遇到的障碍,比如如何让等离子体保持足够的高温并持续足够长的时间以保证核聚变的发生。拉伯奇虽然取得了一些进展,但是等离子体温度仍然是通用聚变公司面临的最大挑战之一。物理学家肯尼思-福勒曾经是通用聚变公司的顾问团成员之一,他表示,“通用聚变公司现在面临的最大问题就是热量泄露。”但是,福勒认为这可能是该公司最后一个主要障碍。不过,其他一些专家则比较谨慎。由美国政府资助的普林斯顿等离子体物理实验室副主任迈克尔-扎恩斯托夫认为,“通用聚变公司希望实现的等离子体极端压缩过程非常难以控制。这需要很长时间的艰苦努力才有可能实现。”

其实,核心的问题在于,通用聚变公司的最终成功与否,可能并不依赖于他们是否能够让等离子体保持足够的高温,而是取决于投资者的兴趣。如果有足够长的研发时间,足够多的资金投入,拉伯奇的公司有90%的成功几率。但是,风险投资者的耐心是有限度的。福勒认为,“最终,投资者们将有可能会对这项投资失去兴趣。如果通用聚变公司失败了,那可能的原因就是一些人厌倦了长期的投资。”

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早期设计的核聚变反应堆中的温度是极高的。

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政府出资的聚变反应堆不仅仅工程量巨大,而且往往还需要国际协作。

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由于项目一再延期,国际热核聚变实验堆首次测试在2020年前可能都无法实现。

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在2012年大片《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》中,秘密的核聚变反应堆被改造成炸弹,但那只是科幻作品中的情节。

距离通用聚变公司总部大约2000公里,还有另一家得到超级富豪支持的核聚变研究公司–Tri Alpha能源公司。Tri Alpha能源公司位于美国加利福尼亚州橘郡,这家公司也因为严格的保密措施而闻名。Tri Alpha能源公司成立于1998年,但是直到去年该公司还没有公开地址,没有真正可用的联系信息,甚至连个网站都没有。记者千方百计打听到的该公司两位科学家都不对记者的采访作出任何回应。不过,这并不影响超级富豪对公司的兴趣。Tri Alpha能源公司的投资者包括保罗-艾伦、著名风险投资公司Venrock公司以及俄罗斯纳米集团公司等。

Tri Alpha能源公司的保密工作做得确实很好,不过近年来他们也会在适当的场合稍微透露一些公司所采用的技术路线及相关研发进展。尽管该公司的主要技术理念目前仍面临许多障碍,但这并不影响公司的吸金能力。在Tri Alpha能源公司尚处于起步阶段时,著名风险投资者冈德森就已表示投资兴趣,尽管他也认为任何核聚变的成功都需要长期的努力。冈德森非常赞赏保罗-艾伦和杰夫-贝佐斯的投资眼光和投资勇气。“那些人正在利用他们资产的一部分参加一场勇敢的赌博。我向他们致敬。”不过,在核聚变领域,超级富豪的参与与商业成功也许并不足以克服所有的障碍。冈德森表示,“这些都是极其成功的人,我的意思是,比如亚马逊CEO。但是玩核聚变要比玩亚马逊难上1000倍,10000倍。”

现实世界的布鲁斯-韦恩们是否能够成功,或者打败国际热核聚变实验堆,我们不得而知。但是,私营公司和风险投资进入到这一领域,或将有利于核聚变技术的发展与应用。这也表明,随着全球气候变化问题越来越严峻,人们对用之不竭的无污染能源的渴望越来越强烈。在通用聚变公司总部,拉伯奇表示,他们发展核聚变技术的初衷也是对全球变暖的担忧。

在核聚变技术的发展与应用领域,正在进行着这样一场激烈的竞赛。究竟是政府出资的大型项目牢牢掌握主动权,还是由超级富豪赞助的私营公司成为黑马?让我们拭目以待。

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