先講一個(gè)170年前的故事。
1854年,一個(gè)已經(jīng)財(cái)富自由的美國商人,決定要在美英之間鋪設(shè)一條海底電纜。
在當(dāng)時(shí),人們都認(rèn)為,他瘋了:跨北大西洋線路超過4000公里,海底最深超過4000米,北大西洋的風(fēng)浪異常頻繁且狂暴,58年后泰坦尼克號(hào)才啟航……以當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平,完全是難以登天。
可這個(gè)名叫菲爾德的家伙,組織了當(dāng)時(shí)頂尖的科學(xué)家、工程師、船長和海員,也從英國、美國兩頭募集資金,就干起來了。
1857年,第一次鋪設(shè)嘗試,電纜斷在海底,失敗。
1858年5月,第二次嘗試,電纜再次斷裂;6月遭遇暴風(fēng),7月再次出發(fā),成功接駁,并在8月16日成功發(fā)出第一條英國到美國的電報(bào)信息,但信號(hào)消失在茫茫的大西洋里……
菲爾德幾乎傾家蕩產(chǎn)。
時(shí)隔6年,菲爾德湊齊經(jīng)費(fèi),頂著輿論壓力,重新組織設(shè)計(jì)電纜。
1865年,當(dāng)時(shí)世界上最大的輪船“大東方號(hào)”鐵殼蒸汽船(總噸位達(dá)18915噸)起航,8月2日在行至航程2/3時(shí),纜繩在船尾斷裂。
1866年6月底,已經(jīng)是第五次嘗試,“大東方號(hào)”和抓鉤船起航,奇跡般鉤起了丟失的電纜,拼接,修復(fù),終于大功告成。
接通后,電纜每分鐘傳輸8個(gè)單詞,但比1858年第一次嘗試已經(jīng)快了80倍。
北大西洋不再有時(shí)差,這被人們稱為“自哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲以來人類最偉大的成就”,菲爾德也因此獲得豐厚的商業(yè)回報(bào)。
跨大西洋海底電纜
這是一個(gè)已然載入人類史冊的,關(guān)于企業(yè)家戰(zhàn)略眼光、決心和勇氣的故事。
而今天,同樣的孤勇者,隱隱然出現(xiàn)在了另一個(gè)更科幻、更前沿的領(lǐng)域中:
可控核聚變。
說到#核聚變,大家聽到最多的恐怕是氫彈。
但,除了用在戰(zhàn)場上,科學(xué)家們一直在研究怎么實(shí)現(xiàn)可控核聚變,把核聚變變成未來的能量來源。
可控核聚變,成為大國角逐的重點(diǎn)領(lǐng)域。
大家如果看新聞,肯定還記得前段時(shí)間美國的禁令:暫停向中國出口核電設(shè)備和相關(guān)零部件。
為什么?
從根本上說,在人類社會(huì)發(fā)展的漫長歷程中,能源始終是推動(dòng)文明進(jìn)步的關(guān)鍵因素。
為什么美國要幫助以色列,要控制中東,核心不還是中東有石油。
而石油是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)最重要的能源形式之一。
可隨著人類社會(huì)發(fā)展,能源需求會(huì)越來越高。馬斯克說,人工智能在擴(kuò)大規(guī)模時(shí)面臨三大限制:芯片、變壓器和發(fā)電能力。石油氣等化石能源的效率和儲(chǔ)量可能就無法滿足需要。
其次,核聚變的原料可以說取之不盡用之不竭。核聚變使用氫的同位素氘、氚作為燃料,氘在自然界中廣泛存在,每1升海水中含有30毫克氘。
第三,能量密度高。30毫克氘聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于燒300升汽油。
世界上最大的國際聚變設(shè)施——國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)的組裝工作于2020年在法國開始
歐、美、日等國,都早早瞄上了可控核聚變。
誰先掌握了這項(xiàng)技術(shù),率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,就意味著誰率先實(shí)現(xiàn)了“能源自由”,在未來的國家競爭中先人一步。
這就像為人類創(chuàng)造了一個(gè)新的太陽。
中國也早早謀劃,除了國家隊(duì),現(xiàn)在還積極鼓勵(lì)社會(huì)力量投身到這場關(guān)于未來的競賽中。
在5月8日國新辦介紹《民營經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》新聞發(fā)布會(huì)上,明確支持民營企業(yè)積極參與“兩重”建設(shè)和“兩新”工作,并提到有的核電項(xiàng)目民間資本參股比例已經(jīng)達(dá)到20%。
要知道,以前核電完全是國家隊(duì)的天下,現(xiàn)在向民間資本開放。
原因就在于民間資本的活力。
2017年,位于安徽合肥的中國全超導(dǎo)托卡馬克核聚變(EAST)在全球首次實(shí)現(xiàn)了上百秒的穩(wěn)態(tài)高約束運(yùn)行模式,當(dāng)時(shí)是件大新聞。
新奧天然氣公司基礎(chǔ)設(shè)施 圖源:新奧官網(wǎng)
同年,河北#新奧集團(tuán),也宣布向可控核聚變進(jìn)軍!
震驚很多人,因?yàn)樾聤W當(dāng)時(shí)還是一家主營城市燃?xì)?、風(fēng)格傳統(tǒng)的民營企業(yè)。有沒有這個(gè)實(shí)力?有沒有這個(gè)可能(民間資本參與核電或者說可控核聚變,政策空間有多大)?
但,新奧并不是拍腦袋做的決策。
2018年,新奧集團(tuán)的掌門人王玉鎖見到了退休回國,在中科院等離子物理研究所掛職的彭元?jiǎng)P(Y.K.MartinPeng),二人一拍即合,攜手合作。
彭元?jiǎng)P是聚變界的頂級(jí)華裔科學(xué)家,在美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)工作期間提出了球形托卡馬克約束概念,還擔(dān)任過普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)國家球形環(huán)實(shí)驗(yàn)(NSTX)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
新奧也傾盡所有。前后組織了300多人的研發(fā)團(tuán)隊(duì),包括海外高層次人才20多名,博士碩士200多名,投入資金40億元,是非國家隊(duì)背景中規(guī)模最大的核聚變商業(yè)公司。
新奧“玄龍-50U”核聚變裝置
一晃七年,其中艱辛自不必說。
2024年1月24日,已經(jīng)建成的“玄龍-50U”裝置實(shí)現(xiàn)首次等離子體放電。
2025年4月16日,“玄龍-50U”球形環(huán)氫硼聚變裝置實(shí)驗(yàn)取得重大突破:實(shí)現(xiàn)高溫高密度百萬安培(兆安)等離子體電流。
目前新奧已經(jīng)計(jì)劃投資60億建造下一代聚變裝置“和龍-2”。
業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià):
這是目前國際上,首次實(shí)現(xiàn)百萬安培氫硼等離子體放電,標(biāo)志著新奧引領(lǐng)的球形環(huán)氫硼聚變研究躍升至高參數(shù)運(yùn)行區(qū)間,同時(shí)也標(biāo)志著“玄龍-50U”裝置躋身國際球形環(huán)先進(jìn)行列,對未來氫硼聚變商用化應(yīng)用具有里程碑意義。
幾個(gè)重要的關(guān)鍵點(diǎn),如果我們不了解,就無法感知這件事的逆天挑戰(zhàn):
第一,這是國內(nèi)最早完全由民營企業(yè)發(fā)起、由民營資本領(lǐng)投的可控核聚變項(xiàng)目;
第二,這是國內(nèi)首個(gè)出于商業(yè)目的的可控核聚變的探索與嘗試;
第三,新奧“玄龍-50U”項(xiàng)目是國內(nèi)第一個(gè)、國際第三個(gè)采用球形托卡馬克裝置的核聚變項(xiàng)目;
第四,新奧核聚變項(xiàng)目是國內(nèi)唯一押注氫硼路線而非主流氘氚(D-T)燃料路線的項(xiàng)目。
第五,全世界到目前,連氘氚核聚變發(fā)電都還沒有實(shí)現(xiàn)過,最好的實(shí)驗(yàn)成績還停留在上個(gè)世紀(jì)。
但彭元?jiǎng)P說,新奧有決心在2035年運(yùn)行球形環(huán)氫硼的發(fā)電工程示范,這個(gè)目標(biāo)不變。
這不是在學(xué)普羅米修斯盜火,而是要學(xué)上帝再造一個(gè)太陽!
新奧換賽道,是因?yàn)橥跤矜i的危機(jī)感。
在他眼里,新奧并沒有什么核心資源和技術(shù),圍繞城市燃?xì)獾奶卦S經(jīng)營權(quán)最長期限只有30年。
在多元化方面他嘗試過“煤制氣”,引進(jìn)過非晶硅薄膜太陽能,也涉足數(shù)字化、房地產(chǎn)、文旅和大健康,成少敗多。
新奧集團(tuán)董事局主席 王玉鎖
最終,他還是回到了老本行做能源。
眼花繚亂的風(fēng)口不追了,轉(zhuǎn)身卻跳進(jìn)深不見底的巨坑。
有人笑著稱,連馬斯克都不投資核聚變,老王怕是瘋了。
可控核聚變,到底有多難?
這個(gè)聽起來充滿未來感的詞匯,核心原理卻源自宇宙中最普遍的能量產(chǎn)生方式——恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。
核裂變和核聚變過程示意圖
原子彈和現(xiàn)有核電站的原理都是核裂變,讓原子核(通常采用鈾、钚、釷等)分裂釋放能量。
核聚變的原理正好相反,是兩個(gè)原子核結(jié)合成一個(gè)較重的原子核,并釋放能量。
因?yàn)楹吞柸紵龣C(jī)制完全相同,可控核聚變裝置常被稱為“人造太陽”。
它的能量釋放約是裂變的4倍,燃煤的400萬倍,優(yōu)勢更明顯。
但要控制核聚變,利用它,并不容易。
2024年6月開始運(yùn)行的“洪荒70”托卡馬克裝置內(nèi)部等離子體 圖片來源:能量奇點(diǎn)公司
第一難,是燃料需要被加熱到上億攝氏度,完全電離成等離子體態(tài)。
第二難,是等離子體必須被有效約束,不和容器壁接觸,并維持足夠長的時(shí)間。在引力約束和慣性約束之外,磁約束是當(dāng)前應(yīng)用的主流,托卡馬克(Tokamak)裝置就是主流形式。
第三難,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)難。超導(dǎo)磁體,材料研發(fā),工程實(shí)施和成本控制都是極難逾越的障礙,還有真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)等等,妥妥人類物理學(xué)的塔尖了。
而新奧選擇的氫硼燃料路線,比主流氘氚(D-T)燃料路線又難出一個(gè)數(shù)量級(jí)。
地球上氘的來源雖然豐富,但氚非常稀少,價(jià)格昂貴,是國家管制材料。氘氚反應(yīng)產(chǎn)生高能中子輻射,對材料的破壞性也大。
氫硼聚變路線無中子,成本低,燃料豐富,商業(yè)化前景更明朗,卻需要30億度高溫的環(huán)境條件,這是太陽核心溫度的200倍,從來沒人實(shí)現(xiàn)過。
萬里長征才只邁出第一步。
從放電到核聚變的關(guān)鍵門檻(通過DeepSeek總結(jié))
1月15日拍攝的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)
新奧并不是唯一一家進(jìn)入可控核聚變領(lǐng)域的中國公司。
中科院等離子體物理研究所(合肥)和核工業(yè)西南物理研究院(成都,隸屬中核集團(tuán))是代表中國最高水準(zhǔn)的國家隊(duì),這幾年進(jìn)展飛速。
2006年,合肥所建成世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“EAST”(又稱“東方超環(huán)”),此后時(shí)不時(shí)就因?yàn)橥黄菩猿晒娭T報(bào)端。
2025年1月20日,“東方超環(huán)”創(chuàng)造新世界紀(jì)錄,首次完成1億攝氏度1000秒“高質(zhì)量燃燒”。
核工業(yè)西南所不甘示弱,今年5月它的“中國環(huán)流三號(hào)”裝置創(chuàng)下我國聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄,實(shí)現(xiàn)百萬安培億度H模。
正解局去年的文章《全球最大“人造太陽”,為何只能由中國來安裝》,還詳細(xì)介紹過中國怎樣從核聚變工業(yè)的邊緣參與者,成長為不可缺席的領(lǐng)導(dǎo)者。(點(diǎn)擊標(biāo)題即可閱讀)
但彼得·德魯克曾說:只有把社會(huì)問題的解決,變成有利可圖的機(jī)遇,社會(huì)問題才能得到真正的解決。
向商業(yè)化目標(biāo)攀登,開始加速。
2023年,合肥等離子體所在EAST基礎(chǔ)上,開始推進(jìn)緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置BEST的建設(shè)。后者采用市場化模式建設(shè)、運(yùn)作,名叫“聚變新能”的公司應(yīng)運(yùn)而生,安徽省國資、合肥市國資、蔚來資本和員工持股平臺(tái)共同籌集50億初始資本。
國資之外,從2021年以來,米哈游、蔚來資本等產(chǎn)業(yè)資本,中科創(chuàng)星、順為資本、元禾原點(diǎn)等PE/VC機(jī)構(gòu),也都將資金投向上海的能量奇點(diǎn)、陜西的星環(huán)聚能、上海的翌曦科技等初創(chuàng)公司,搶占這一科技制高點(diǎn)。
國內(nèi)商用可控核聚變技術(shù)研發(fā)企業(yè)情況 圖源《新財(cái)富雜志》
其中,去年6月能量奇點(diǎn)自主研發(fā)建造的托卡馬克裝置“洪荒70”成功實(shí)現(xiàn)等離子體放電,成為全球首個(gè)建成運(yùn)行的全高溫超導(dǎo)托卡馬克商業(yè)項(xiàng)目。
根據(jù)聚變行業(yè)協(xié)會(huì)(FIA)的數(shù)據(jù),過去五年中,全球初創(chuàng)商業(yè)化核聚變公司累計(jì)吸引投資金額約65億美元,并且出現(xiàn)兩個(gè)明顯的變化。
一是民間資本的增加。早在2016年,比爾·蓋茨、貝佐斯(亞馬遜創(chuàng)始人)、布蘭森(維京集團(tuán)創(chuàng)始人)、扎克伯格和馬云在內(nèi)的一群億萬富翁,共同創(chuàng)立了一家名為“突破能源”的風(fēng)投基金(BEV,Breakthrough Energy Ventures),成為眾多核聚變初創(chuàng)公司的重要“金主”。
二是中國商業(yè)界崛起。歷史上美國對聚變項(xiàng)目的商業(yè)股權(quán)投資一直領(lǐng)先,大概占到70%,而近三年中國厚積薄發(fā),國家隊(duì)、產(chǎn)業(yè)界、地方引導(dǎo)基金、企業(yè)家群體形成合力,按下了“快進(jìn)鍵”。
和政府主導(dǎo)的科研項(xiàng)目比起來,民營企業(yè)更靈活、決策更快和商業(yè)化目標(biāo)往往更激進(jìn),或許能讓令人驚喜的結(jié)果更早出現(xiàn)。
在開頭的故事中,菲爾德在1866年終于完成跨大西洋電纜的鋪設(shè),倫敦成為世界電信中心。
到19世紀(jì)末,英、法、德等國就都已經(jīng)有了電報(bào)線路和美國連通起來,而且信號(hào)更強(qiáng),效率更高。
英勇的企業(yè)家菲爾德本人,因?yàn)橥砟暝愀獾耐顿Y,幾乎把錢虧光了。但他開了頭,探了路,不僅青史留名,留下的跨大西洋電纜也成了后人競相追逐的星光。
在劉慈欣的《三體》當(dāng)中,核聚變是地球文明邁向宇宙的關(guān)鍵技術(shù),為飛船提供近光速航行的動(dòng)力。如果沒有核聚變技術(shù),所有的科幻作品都將黯然失色。
今天的人類才剛剛邁出第一步。
目前全球絕大多數(shù)商業(yè)核聚變項(xiàng)目把投產(chǎn)的目標(biāo)時(shí)間,定在21世紀(jì)30年代到50年代之間。
但仍然任重而道遠(yuǎn)。
就拿新奧來說,實(shí)現(xiàn)等離子體放電只相當(dāng)于造汽車剛實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火線圈打火,離發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來、車往前走還有好遠(yuǎn)的路。
原料獲取,材料科學(xué),人才儲(chǔ)備,商業(yè)模式,投入產(chǎn)出,安全法規(guī)……前路充滿未知,挑戰(zhàn)重重。
但話說回來,任何前沿科技的轉(zhuǎn)化,商業(yè)力量開始密集投入時(shí),會(huì)讓問題和障礙加速暴露,也同時(shí)能讓更多人看到希望。進(jìn)化會(huì)加速,“聚變紀(jì)元”會(huì)更快到來。
這是一場需要全球協(xié)作、持續(xù)投入的偉大征途。
一些人,正在代人類出征。
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