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私营公司参和核聚变研发
文彬
加拿大英属哥伦比亚省温哥华市附近的一座实验室内警报大作.在实验室中竖立着一个长约5 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.这种每天多达50 到100 次的实验频率对于大型实验室来说几乎是不可能的,但在这家名不见经传的小公司却以自己的速度向核聚变技术革命发起冲击.在亚马逊C E O 杰夫? 贝佐斯的赞助和大力支持下的这家小公司名称为通用聚变公司.
如今在核聚变技术的发展与应用领域正进行着一场激烈的竞赛,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.这些私营公司包括亚马逊C E O 杰夫? 贝佐斯投资的通用聚变公司,以及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.Tri Alpha 能源公司秘密运行了许多年都无外人知晓,直到现在这家公司还没有公开网站.这些私营公司都坚信,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,并为此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》.在影片中的布鲁斯- 韦恩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.对于大多数人来说,核聚变似乎离我们的现实生活很遥远.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.如果这种不需要任何化石燃料的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,而它的唯一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,但这种辐射的消退速度要比传统核电站的副产品快得多.
问题是要克服原子核互相之间排斥的力需要巨大的能量,而科学家们到目前为止还没有找到一个好的方式,让反应堆获得的能量远大于投入的能量.无数科学家和工程师们为解决这一难题,在数十年时间里殚精竭虑.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,艰辛前行的科学家们还是不断取得进展.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.
与国际热核聚变实验堆相比,私营核聚变反应堆优先考虑的是工程技术上简单化.例如,贝佐斯和艾伦等人支持的通用聚变公司就是其中之一.贝佐斯并不是通用聚变公司是唯一的投资者,包括清洁能源风险投资公司C h r y s a l i x 公司、加拿大石油巨头Cenovus 公司、马来西亚国库控股公司等其他投资者也总共向这家公司投入了8100 多万美元.通用聚变公司创始人、首席科学家米切尔? 拉伯奇表示,“这个星球上面临许多能源问题,但认为,核聚变将是最佳解决方案.核聚变有许多非主流方式,但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：首先是利用磁场约束炽热的不稳定氘氚等离子体；然后将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,那为什么被政府部门放弃呢？拉伯奇解释说,当你挤压一个气球到极限点时,它极有可能会爆炸.等离子体也拥有类似的特点,在没有被同步压缩的情况下它基本上是离散的.当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时,他卖掉了原来的公司专心钻研这一理念,在接下来的20 年里最终成功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可以看到这个简陋的装置.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.
如今的通用聚变公司拥有65名员工和2 栋大楼.拉伯奇在办公楼后面的仓库中向记者展示了反应堆原型——看起来像水雷的球体,旁边则是负责向球体中注入等离子体的“宇宙飞船大炮”.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.虽然已经取得了一些进展,但等离子体温度仍是通用聚变公司面临的最大挑战之一.曾经是通用聚变公司的顾问团成员之一物理学家肯尼思? 福勒表示,“通用聚变公司现在面临的最大问题就是热量泄露问题”.但福勒认为这可能是该公司最后一个主要障碍.不过,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,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% 的成功概率.但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.”
距离通用聚变公司总部大约2000 千米,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.这家位于美国加利福尼亚州橘郡的公司也因严格的保密措施而闻名.成立于1998 年的Tri Alpha 能源公司直到2015 年都没有公开地址,没有真正可用的联系信息,甚至连个网站都没有,就连记者千方百计打听到的该公司两位科学家,也都不对记者的采访作出任何回应,但这并不影响超级富豪对公司的兴趣.尽管该公司尚处于起步阶段,其主要技术理念仍面临许多障碍,但这并不影响公司的吸金能力.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.而今著名风险投资者冈德森也已表示投资兴趣,尽管他也认为任何核聚变的成功都需要长期的努力.非常赞赏保罗? 艾伦和杰夫? 贝佐斯的投资眼光和投资勇气的冈德森说,“这些极其成功的人正在利用他们资产的一部分参加一场勇敢的.我向他们致敬.不过,在核聚变领域,超级富豪的参与以及商业成功也许并不足以克服所有的障碍.我的意思是,核聚变要比亚马逊难上千倍万倍.”
这些核聚变私营公司在现实世界中是否能够成功,或者打败国际热核聚变实验堆不得而知.但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.
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