圖片由AI生成
“核聚變”一詞想必讀者并不陌生，在諸多科幻電影里總能看到它的身影，例如《流浪地球》系列里面的行星發(fā)動機，利用核聚變技術(shù)就可以產(chǎn)生單臺150億噸的推力。核聚變（nuclear fusion）是指質(zhì)量小的原子，如氘、氚等，在一定條件下（如超高溫和高壓），發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核，從而釋放巨大能量，變成能源。簡單來說，就是模仿太陽。
與其他能源不同，人們在談到核聚變時一致表示它是完美的。首先可控核聚變的燃料例如氚可以提取于海水，取之不盡，用之不竭。其次核聚變過程中不會產(chǎn)生溫室氣體或其他有害的大氣排放物。并且核聚變反應能夠釋放出巨大的能量，據(jù)科學家表示核聚變1克燃料釋放的能量就相當于8噸石油。最后核聚變反應產(chǎn)生的放射性廢料極少，且衰變速度快，這一點與現(xiàn)在我們應用的核裂變完全相反。
與此同時，人們也一致認為核聚變的大規(guī)模應用是短期難以實現(xiàn)的。雖然其所需的燃料氘、氚等可以源源不斷的來自于海水或者鋰中，但是目前的技術(shù)仍難以滿足大量提取及保存。此外，核聚變的過程也極其苛刻，例如其需要1億攝氏度以上的高溫及磁場也需保持穩(wěn)定性等，打造“人造太陽”。因此，此前很多人認為或許到2050年人類才能用核聚變發(fā)電。
然而，近兩年隨著核聚變技術(shù)的不斷突破以及政策的大力推動，資本開始對核聚變公司加大注資布局，巨頭們欲提前占據(jù)這一未來巨大的藍海市場。
在2021年5月，我國中科院合肥物質(zhì)科學研究院的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創(chuàng)造了新的世界紀錄，等離子體在1.2億攝氏度和1.6億攝氏度下分別運行101秒和20秒。這為人類在核聚變能源發(fā)展上提振了信心，因此國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃誕生，多國合作攻堅技術(shù)難題。在此背景下，資本巨頭開始加大對核聚變公司的投資布局。
例如在2021年，OpenAI首席執(zhí)行官山姆·阿爾特曼對名為Helion Energy的核聚變初創(chuàng)公司注資3.75億美元。同年，微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨投資Commonwealth Fusion Systems以及亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·貝索斯投資了加拿大的General Fusion。來到2022年，這一勢頭絲毫不減，例如谷歌和雪佛龍公司宣布共同領投TAE Technologies 2.5億美元，還有我國的能量奇點和星環(huán)聚能也分別融到了數(shù)億元的資金。而2023年全球更是多達30 項核聚變能源 VC 交易。今年，這一趨勢有望更勝，僅僅在前三個月，就發(fā)生了多個較大融資行為，例如比爾·蓋茨投資Type One Energ，星環(huán)聚能公布了其完成了數(shù)億人民幣的Pre-A輪融資等。
隨著核聚變的商業(yè)化加快，其市場規(guī)模不斷擴增。根據(jù)Maximize Market Research 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截止2023 年末，全球核聚變市場規(guī)模為 3012.5 億美元，在2030年有望達到 4965.5 億美元。除此外，大體量的核聚變初創(chuàng)公司數(shù)量也在不斷增長，據(jù)《日本經(jīng)濟新聞》4月3日報道，全球范圍內(nèi)，融資規(guī)模超過6600萬美元的核聚變企業(yè)已達14家。
我國對核聚變將其視為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，在此前中共中央、國務院發(fā)布的《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》以及國務院的《2030年前碳達峰行動方案》都明確指出了推進可控核聚變技術(shù)研究的重要性。此外，國家發(fā)改委、國家能源局在《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中也強調(diào)了對可控核聚變研發(fā)的支持。并且在今年1月，七部門聯(lián)合印發(fā)了《關于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，在此文件中明確將核聚變列為未來能源裝備體系的重要領域，并為核聚變技術(shù)的發(fā)展提供了有力的政策支持。在后面的兩會期間，核聚變更是被多次提及。
總體上來看我國在核聚變上的政策文件數(shù)量是最多的，扶持的力度也是較大的。此外在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上有著集中力量攻堅的特色，例如成立由多家央企、科研院所以及高校等組成的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體，亦或是中核集團組建中國聚變能源有限公司等。同時對外政策上我國也是積極加強合作，制定國際標準。例如核工業(yè)西南物理研究院發(fā)布的《反應堆技術(shù)核聚變反應堆核聚變堆高溫承壓部件的熱氣檢漏方法》，這是我國首項核聚變領域的國際標準，也是S0發(fā)布的首項核聚變領域國際標準。
與我國不同，歐美在政策上更加注重增加資金預算來驅(qū)動核聚變的商業(yè)化發(fā)展。歐盟早在2014年成立了EUROFusion，以擴大聚變能源研究和開發(fā)，并提供10億歐元的預算。并于去年年末，歐洲議會通過了《凈零工業(yè)法案》，加大對核聚變的支持。而美國方面，通過修訂《原子能法案》將核聚變設備定義為粒子加速器，把其納入新的監(jiān)管框架，從而簡化了核聚變開發(fā)的聯(lián)邦許可程序，降低了核開發(fā)商的費用。并且拜登政府在2024財年國防預算申請中，就包含了對核聚變研究的資金支持，并在后續(xù)撥款7.9億美元，雖然沒有達到行業(yè)認為的10億美元的預期，但仍是創(chuàng)紀錄的。
總體來看，在政策文件的數(shù)量與力度上，歐美不及我國。但這也是由于不同的發(fā)展路徑導致，歐美政策以資金預算驅(qū)動商業(yè)化為主，并且在核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展上更多來源于市場資金的驅(qū)動，以美國核聚變創(chuàng)業(yè)公司Commonwealth Fusion為例，現(xiàn)在其已經(jīng)獲得了數(shù)十億美元的融資。因此，在政策上我國與歐美走出了不同的風格。
目前世界上最先進的核聚變實驗裝置分別是中國的超導托卡馬克（EAST）和美國的國家點火裝置（NIF）。我國的EAST在2021年創(chuàng)造了等離子體運行101秒的記錄后，在去年繼續(xù)創(chuàng)世界之最，實現(xiàn)等離子體運行400秒以上。此外，在去年8月，我國推出了中國環(huán)流三號，這是我國目前設計參數(shù)最高、規(guī)模最大的核聚變大科學裝置，被稱為中國的新一代“人造太陽”。能夠?qū)崿F(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束運行模式，這是現(xiàn)階段世界上同類裝置的最高水平。
作為最先進的核聚變實驗裝置之一，美國的國家點火裝置（NIF）與我國的EAST采用的磁約束核聚變方法不同，其采用了慣性約束核聚變的方法，即用激光束將氫等離子體壓縮到極高密度。在去年年末，美國利用NIF在可控核聚變實驗中首次實現(xiàn)了“凈能量增益”，即聚變反應輸出的能量大于輸入的能量。進一步促進了核聚變作為能源應用的發(fā)展。
歐盟在近期也取得了里程碑式的進展。除了去年德國的Wendelstein 7-X 實現(xiàn)破世界紀錄的高能量周轉(zhuǎn)外，近期英國的能源技術(shù)初創(chuàng)公司First Light Fusion也取得了突破性進展，其通過使用脈沖動力機以電磁方式發(fā)射射彈，以彈丸的高速度來壓縮含有聚變?nèi)剂系哪繕耍M而產(chǎn)生聚變反應所需的高溫和高壓。如果該項目后續(xù)實驗成功率穩(wěn)定，那么對于核聚變技術(shù)是創(chuàng)造性的。此前我們提到過在核聚變過程中需要創(chuàng)造1億度以上的高溫，而如果通過First Light Fusion的方式也可達到，這將極大縮短核聚變能源應用進程。
總體來看，今年將是“核聚變”商業(yè)化進程加快的一年，隨著政策的大力扶持及技術(shù)的不斷突破，核聚變市場規(guī)模有望不斷擴張，從而推動可控核聚變行業(yè)的快速發(fā)展。目前各國力爭在2030年達到應用核聚變輸電的落地，在此趨勢下此前電影里的科幻也終將變成現(xiàn)實。（文章僅代表作者個人觀點，不作為投資建議）（本文首發(fā)于鈦媒體APP，作者｜谷碩，編輯｜劉洋雪）
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