一杯水就能给你家发电，但可能还要等30年

可控核聚变另一项技术难点是，如何解决能量增益Q值大于1的问题。由于等离子体在加入过程中能量会不断损失，因此科学家们以Q值衡量核聚变反应的能效比，当数字大于1时，就说明在反应过程中，核聚变产生的能量已经大于投入的能量。如果这个前提无法满足，则可控核聚变的商用化无从谈起。

1997年，全球最大的托卡马克装置（JET）在一次实验中Q值达到0.67，这也是此前有证可查的Q值中最接近1的一次。在此后20余年的时间里，虽然JET在峰值功率上屡次突破新高，但Q值反而却在降低，在去年12月的一次实验中，JET实现了5秒内产生59兆焦耳的持续能量，而Q值仅为0.33。

这也很好地解释了，为什么这一次劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）公布的成果会如此令人振奋。

根据LLNL公开的数据，在本次核聚变实验中，共向目标输入了2.05兆焦耳的能量，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，能量增益达到135%。

不过需要说明的一点是，LLNL声称的135%能量收益，是从激光能量输入来算的，并未将电能转化未激光过程中的能量损耗算进去，严格意义来说，这并不能算是Q值实现1的突破。

但无论如何，LLNL迈出了可控核聚变技术探索中的关键一步。

实现商业化还需要时间

“这只是可控核聚变的一小步，但确实是人类科技的一大步。”中科创星创始合伙人米磊谈到此事时难掩激动，“我认为可控核聚变将是一个能够超越瓦特蒸汽机效用的‘革命性科技’。”作为一家以早期投资为主的风险投资机构，中科创星选择在今年开始布局可控核聚变领域，并已经投资了三家国内的初创公司。在米磊看来，国内在可控核聚变的投资上，还处于一个政府主导的时期，现在，VC也已经开始介入了。

一份由核聚变工业协会和英国原子能机构出具的《2021年全球核聚变产业》报告中提及，据不完全统计，截至2020年，全球可控核聚变的私人公司一共有23家。

数据来源：《2021年全球核聚变产业》

在全球可控核聚变公司的目标市场中，主要有发电、航空推进、船舶推进等方面，其中，发电方面的市场最多，占据95.7%。

数据来源：《2021年全球核聚变产业》

实现核聚变的方式有三种，引力约束、惯性约束和磁约束。根据核聚变工业协会的那份报告显示，目前全球可控核聚变所采用的方式多以磁约束为主，通过磁场，对带电的原子核产生洛伦兹力从而进行约束，星环聚能创始人陈锐在一次公开演讲中就提及，如果可以长时间稳定地约束聚变的等离子体，就能够实现可控的核聚变。

国际上的主流做法是建设ITER这种大规模装置，通过更大尺寸来提高聚变堆的功率。这是一条更为稳妥的道路，但投资金额几乎要到上千亿元。在法国和英国的ITER项目里，研究人员通过一个巨型甜甜圈形状的机器来尝试实现核聚变，这个甜甜圈中，装着叫做托卡马克的巨型磁铁。将氢燃料放入甜甜圈中，此帖被打开，内部温度上升，产生等离子体。等离子体的温度需要比太阳的核心温度高10倍，中子才能逃离等离子体，然后撞击在托卡马克壁上，将这种动能转化为热量。

美国在可控核聚变上走得更早也更快。2020年9月，在《等离子物理学杂志上》，孵化于美国麻省理工学院的初创公司CommonwealthFusionSystems宣布了一项基于可控核聚变的突破，这项研究中，提到了小型化可控核聚变反应堆的新进展。研究人员表明，在使用了新型高温超导材料后，其设计的反应堆能够达到与国际热核聚变实验堆（ITER）同等级别的性能指标，但体积只有后者的2%。CommonwealthFusionSystems为可控核聚变领域的商业化提供了一个新的可能。

米磊投资星环聚能的时候，他和团队在北京交流了两个小时。这是一家商业聚变能开发企业，以建成商业可控聚变堆为目标，专注于小型化、商业化、快速迭代的可控聚变能装置的设计、建设、运行和研发。其技术源自在球形托卡马克领域拥有20年经验的清华大学工程物理系核能所聚变团队。

2022年6月，星环聚能宣布完成天使轮融资，投资方有中科创星、昆仑资本、顺为资本、九合创投等。

米磊表示，目前可控核聚变领域在商业化中所要解决的难题还有很多，对于人类控制磁场和控制光波的光子能力提出了很高的要求。如何做出超强稳定的激光器、如何稳定生成超强的磁场，是现在商业化的难点。

但米磊也表示，对于初创公司来说，可以把技术拆解来看，只要在某个方向实现技术突破，就可以申请专利，收取专利费也是一种商业模式。另一方面就是如果掌握一些技术或者设备，就能够衍生出很多上下游的产品和服务，可以卖配件、激光器、特种光纤等，还有可能被一些发电公司并购。

如果与半导体最尖端的光刻机的投入相比，米磊表示，在可控核聚变上的投入更大、更难、回报周期可能会更长。他表示，要实现核聚变的商业发电，可能需要20年-30年的时间，“如果能够在2050年就实现，我认为已经符合预期了。”米磊说。
 

米磊表示，任何一项技术都有自己的上限，不管是第一次工业革命的蒸汽机，还是第二次工业革命的内燃机，都会受到技术瓶颈的制约，当人类还有特别好用的技术的时候，人类文明是没有那么多动力和资源去投入到新技术的。如今，能源危机之下，动力比原来更足了，实现商业化的时间也将会压缩。

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