日前,TAE 科技公司的首席執行長 Michl Binderbauer 大膽承諾:在未來十年內,TAE 將造出可接入電網的核融合反應堆。
Binderbauer 說:「這不是異想天開,我們已經發現了核融合技術大廈的基石。我深信核聚變發電是可以實現的,如果不是有著絕對的信心,我不會坐在這裡浪費時間。」
能源問題的終極解決方案
核融合讓太陽無時無刻不散發著光和熱。在超過 2500 萬華氏度的超高溫下,這顆恒星將氫的原子核聚合起來,生成新的、品質更重的氦,釋放出巨大的能量。比起核裂變來說,核融合不會產生高放射性、半衰期長的核廢料,更加清潔,因此,要想在本世紀中葉實現淨零排放,全世界都在研究如何在可控的環境中利用核融合能源。
TAE 科技公司成立於 1998 年,總部位於加州,致力於在接近 20 億華氏度的超高溫下製造出可以聚變氫和硼原子的小型太陽,在本世紀 20 年代末接入電網提供清潔能源。其他科技公司也有著類似的目標。2021 年,核融合工業協會(Fusion industry Association)和英國原子能管理局(U.K. Atomic Energy Authority)對核融合行業進行了一次調查,結果顯示,大多數私營核融合公司都預計該技術將在 21 世紀 30 年代開始完成商業化。
這是一個頗為激進的目標,尤其是對 TAE 來說,因為如果按傳統標準,幾年前 TAE 就已經倒閉了。成立 24 年以來,TAE 一直致力於研發氫-硼聚變反應堆,但沒能拿出一種商業上可行的產品——儘管公平地說,現如今全世界也沒有哪個公司或研究小組在進行核融合實驗時,能夠讓測試反應堆產生的能量多於它消耗的能量,產生淨能源。普林斯頓大學物理學家 Stewart Prager 說:「核融合的研發速度必須比以往任何時候都要快。」
但核融合並不是一個普通的產業。冷戰期間,科學家們首次利用核融合技術製造出了氫彈,這是人類已知最強大的武器。在氫彈實驗成功後,科學家們開始思考如何以可控的方式釋放核融合所產生的能量,進而造福全人類。
核融合似乎在理論層面為人類的能源需求問題提供了終極解決方案。按照原理,原子核融合反應所產生的能量可以為後續的核融合提供燃料,它可以自我維持,而且還能做到零碳排放。
巨額投資:商業豪賭or前路可期?
Binderbauer 曾經表示,他從事核融合研究是一個幸運的意外。他畢業於加州大學歐文分校(UCI),主修物理學,後來申請到約翰·霍普金斯大學(JHU)的天體物理學研究生,但在參觀學校後,他發現自己不喜歡巴爾的摩地區(JHU位於該地區)。正當 Binderbauer 思考未來計畫時,他之前在 UCI 的教授 Norman Rostoker 邀請他念自己的博士生。
自 20 世紀 50 年代以來,Rostoker 教授一直從事核融合研究,幾十年下來,40 多名研究生在他的指導下完成了該領域的研究課題。來到 Rostoker 教授門下不到三周,Binderbauer 就放棄了他的天體物理學夢想,投身於核融合研究中。他喜歡這個把複雜物理概念和現實大型工程結合起來的工作,說道:「我入迷了。」
1998 年,政府減少了對核融合研究的投資,Binderbauer、Rostoker 教授和其他幾位核融合宣導者索性創建了 TAE 科技公司。早期,TAE 科技公司的經費主要來自於「利他」投資,近期,它為了維持經營開始出售二級技術。2018 年,TAE 還以聚變粒子加速器技術為基礎成立了一家生物科技公司。
Binderbauer 表示,經過幾十年的研究和測試,核融合發電技術即將真正成熟。投資者對此似乎也深信不疑。TAE 已融資 8.8 億美元,TAE 的競爭對手們也在融資:位於麻塞諸塞州的CFS公司(Commonwealth Fusion Systems)融資 18 億美元,位於華盛頓的Helion能源公司(Helion Energy)融資 22 億美元。除此之外,自 1953 年以來,政府向這個領域撥款約 400 億美元。
人們免不了拿這個行業和私人太空探索比較一番。與火箭技術一樣,核融合能源技術研究也始於公共部門,之後才引起風險投資家們的關注。但早在 SpaceX 公司成立前,私人太空探索就已經被證實是可行的。相比之下,核融合項目從未產生淨能源。
紐約大學教授、記者 Charles Seife 從 1995 年開始就在報導核融合能源技術了,他在 2008 年還出版了一本關於該領域的書——《瓶中的太陽》(Sun In A Bottle),他說:「核融合能源技術是一場商業豪賭。在沒有產品,甚至連原型都沒有的情況下,這麼多資金流入核融合能源領域,我從來沒見過。還有哪一個行業有如此景象?」
Prager 對此持反對意見,認為核融合能源研究近年來取得了重大進展。他說:「我認為,這些資金流入核融合能源研究領域是合乎商務邏輯的。」
核融合能源研究在電漿長時間穩定約束控制方面取得了長足的進展。電漿(液體、固體、氣體之外的第四種物質形態)是核融合發生時所必須達到的物質形態,由帶電粒子組成,很容易膨脹和爆炸。太陽可以說是一個巨大的電漿球,而在地球上,人造電漿還需要更尖端的技術。
TAE 科技公司使用的是環形軌跡加速裝置以聚合電漿。2017 年,TAE 和谷歌合作開發了一款人工智慧軟體,可以提高進行電漿穩定性實驗的效率。2021 年,CFS 公司製造出了破紀錄的高溫超導磁體,為更緊湊、更便宜的核融合機器提供了可能。
雖然 TAE 和很多公司都積極展望,聲稱人類將在未來約 10 年後用上核融合能源,但 Prager 保守預估人類可能在 20 年後用上核融合發電站,這更現實一些。他說:「我確實是有所顧慮的,萬一 5 年、10 年後這些公司沒能拿出成品來,可能會對這個領域造成一些負面影響。」
的確,核融合發電技術已經有「狼來了」的惡名。物理學家 Homi Bhabha 在 1955 年預測核融合發電技術將在 20 年內成熟,這已經成為了核融合領域著名的「20 年」梗,人們總說核融合發電技術20年後就會成熟。
儘管各大公司的公告都展望著光明燦爛的來日之路,近期投資也如火如荼,但 Seife 仍持懷疑態度。他說:「這個行業遭受了矽谷『隧道視野效應』的困擾。」(譯者注:隧道視野效應即一個人若身處隧道,他看到的就只是前後非常狹窄的視野。)
Seife 說:「這是創業公司的文化使然,他們認為自己可以強迫世界屈從。當這種文化作用於人類社會的規則或程式時效果很好,但強迫物理規則順應人意很難。」
他認為,與其把錢投資在前途未卜的核融合發電技術上,不如把錢花在現有的緩解氣候變化的解決方案上。例如,聯合國今年發表的一份報告顯示,現有的清潔能源技術再加上需求側的調整,可以減少 40%-70% 的碳排放。
Binderbauer 表示,TAE 科技公司一直在不斷實現增量目標,比如最新新聞顯示,他們可以讓電漿保持穩定 35 毫秒。現在,TAE 正在建造下一代名為「哥白尼」的設備,耗資 2.5 億美元,預計將在 2025 年左右投入使用。TAE 的目標是先用該設備完成氘-氚聚變產生淨能量,隨後用它來完成氫-硼聚變,氫硼聚變需要更高的溫度,但同時也意味著可能會產生其他工程優勢。
Binderbauer 的動機也來自於他所說的關於氣候變化的「道德義務」。他和妻子有兩個孩子,夫妻倆經常談起要保護孩子們的未來。他說:「我希望自己至少能說,‘我可能失敗了,但我嘗試了,我盡力了。’」
Binderbauer 說:「我深信核融合發電是可以實現的,如果不是有著絕對的信心,我不會坐在這裡浪費時間。」
至少巨額資金的湧入給了這個行業更多的時間來檢驗他們的信念。
加入電腦王Facebook粉絲團