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核聚变2.0:创业者们在出击

核聚变2.0:创业者们在出击

Brian Dumaine 2015-12-02
各国政府都没有能够解决令人焦虑的能量源问题。现在由杰夫·贝佐斯、彼得·蒂尔和保罗·艾伦等人支持的企业相信缩小规模也许能够给这个老想法带来新成功

位于劳伦斯 利弗莫尔国家实验室
(Lawrence Livermore National Laboratory)的点火装置
 

《财富》(中文版)-- 半个多世纪以来,世界各国政府都在试图解决核聚变难题。理论上,它可以提供廉价、清洁而且几乎无尽的能量源。想想这个:一小勺的液态氢燃料—氘和氚的混合物—可以产生相当于28吨煤的能量。

不过在1亿摄氏度的高温下把两个氢原子同时粉碎以产生聚变反应,这种努力已经被证明既耗钱又没有把握。国际热核聚变反应堆(ITER)在法国开展的国际间政府项目一直以来都被费用超支所困—这个最初预计为50亿欧元的项目现在的预算已经达到了130亿欧元(约150亿美元)—23,000吨重的托卡马克(Tokamak)试验反应堆比埃菲尔铁塔(Eiffel Tower)还要重三倍,而且还需要多年之后才能够竣工。美国能源部(U.S. Department of Energy)耗资40亿美元的劳伦斯·利弗莫尔(Lawrence Livermore)项目,打算用激光来粉碎原子,还处于试验阶段。虽然科学家们从中学到了很多的经验,不过专家们认为这些大型项目—即便能够成功—最理想的情况也得几十年之后才能够商业化。

如果想要让这个世界可以应对气候变化带来的最坏结果,这个速度可不够快。同时,还需要向穷人提供廉价而且清洁的能源,这一点并没有被杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)、保罗·艾伦(Paul Allen)和彼得·蒂尔(Peter Thiel)这些美国的亿万富豪们所忽略。这些人在赌小规模聚变相较政府的大型项目而言更省钱、更简单而且可以更早市场化。一些像洛克希德—马丁(Lockheed Martin)和通用原子(General Atomics)这样的大公司也持有相同的观点,并且各自都在进行小规模聚变试验。

根据研究机构Third Way的一份最新报告显示,美国境内现在有6个由私营部门支持的聚变项目正在进行中。贝宝(PayPal)的联合创始人、硅谷投资人彼得·蒂尔在支持位于华盛顿州雷德蒙德(Redmond)的Helion Energy公司。微软的联合创始人保罗·艾伦投钱给了位于加州欧文(Irvine)的Tri Alpha Energy公司,据报道该公司已经筹集了1.4亿美元资金。而亚马逊的首席执行官杰夫·贝佐斯旗下的投资基金Bezos Expeditions在支持一家位于温哥华的、名叫通用聚变(General Fusion)的公司,该公司迄今为止已经筹措了9,400万美元。

其他富有的投资者们则在摸索一种不同但是相关的技术:冷聚变,其所需的运作温度要低的多。怀疑者们会想起斯坦利·庞斯(Stanley Pons)和马丁·弗莱施曼(Martin Fleischmann)这两位学者,他们在1989年宣布在室温下通过一台简单的台式机器实现了聚变。他们的试验最终被证明是弄虚作假。

近年来,科学家们在该技术的一种变体上取得了些许的进展,术语叫做低能量核反应。汤姆·达登(Tom Darden)是22亿美元规模的Cherokee Investment Partners公司的首席执行官。有了这些进展,他在北卡罗来纳州成立了一家名叫Industrial Heat的新创企业,公司得到了意大利科学家安德列亚·罗西(Andrea Rossi)的技术的使用许可。去年,比尔·盖茨(Bill Gates)造访了意大利国家科技局ENEA下属的冷聚变反应设施,不过盖茨办公室称,他并没有投资。

眼下,没有知道这些私人投资项目中的哪一个—如果有的话—会取得成功,实现聚变绝非易事。格伦·乌尔登(Glen Wurden)说道,他是洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)等离子物理组的负责人:“为了拿到资金,小公司会不得不空口许诺。许下承诺而不兑现的事情一直以来比比皆是。当你听到一家私营公司说他们会在五年内拥有某项技术时,你不必当真。”批评家们也认为这些新创企业所依托的技术要么早在几十年之前就已经被政府实验室摒弃,要么迄今为止还未得到证明。

这些话也许是对的,不过这些创业者们辩称计算机领域的科技进步让那些旧设计思路在今天变得可行。这个趋势中的一个最明显的例子是得到贝佐斯支持的通用聚变公司。[美国国家航空航天局(NASA)的退役宇航员马克·凯利(Mark Kelly)是这家公司的顾问之一,马来西亚政府牵头在8月提供了新一轮的2,200万美元融资。]该公司的理论是通过压缩来加热燃料,直至引发聚变反应,这个想法已经在政府资助的大型项目中试验了多年。比如,在利弗莫尔实验室,像足球场那么长的激光被用于压缩原子,引发聚变。不过一直以来,这些昂贵的激光系统的能耗都比产生的能量还多。2002年,一位加拿大等离子物理学家米歇尔·拉伯奇(Michel Laberge)提出了一个想法。如果用锤子和砧台来替换昂贵的激光束,这个系统产生的冲击波可以令微粒发生聚变反应吗?不久之后,他创立了通用聚变公司。

在之前1970年代政府实验室的项目中曾经用锤子进行了尝试,但是未获成功。现在,在先进算法、现代电子技术和控制系统的支持下,这些锤子可以同时精确地击打通用聚变公司的球形金属反应堆,产生的压力波可以令等离子束受压发生聚变反应,温度高达1亿摄氏度。热能被导入一个不停转动的熔铸金属涡轮中,然后被一台蒸汽机所用。

通用聚变公司的首席执行官内森·吉利兰(Nathan Gilliland)早前在贝恩资本(Bain Capital)工作,他称公司已经掌握了正确的锤子击打速度和精度,并且生成了可靠持久的等离子束。目前正在调试冲击波和压力强度,以令等离子束产生的能量高于其能耗。还要多久才能够市场化?吉利兰自信地表示:“我们认为几年之内就可以,用不着几十年。我们已经证明了路径是可靠的。现在只是工艺问题了。”

创业家在美其名曰的车库里努力工作,试图解决物理学上的一个最艰巨的问题,这看起来非常离谱。毕竟,各国政府花费了数十年时间和数十亿美元的资金都没有能够破解聚变难题。不过这些创业家们有一点有利之处。他们的试验规模较小,他们的学习周期更短,而且至少在理论上,他们能够更快地拿出一个更便宜的解决方案。

至少有一个最近的相关案例可以供创业者们援引:在1980年代末,美国联邦政府声称第一个人类基因图谱需要花费15年时间和30亿美元的资金才能够完成。在私营部门介入之后,不但做的更快,而且更省钱。虽然无法保证这次私营部门也能够做到政府力不能及的事情,不过在尝试了50年之后,看起来值得试试别的办法。(财富中文网)

译者:陈晔

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