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核聚变公司:财富者的游戏,亦或卓识者的赌局?--百度百家
加入时间:2016/6/20 作者:Admin

在2012年的电影《蝙蝠侠前传3:黑暗骑士崛起》中,蝙蝠侠布鲁斯·韦恩的公司秘密建造了一个核聚变反应堆。尽管影片本身在科学严谨性上或许并不足以称道,但至少有一点是正确的:核聚变这项颠覆性技术的实现必须由富有远见的商业巨擘施以推手。

在加拿大温哥华附近的一座实验室内,警报长鸣。这个由工业仓库改造来的实验室中央伫立着一个庞然大物,状似宇宙战舰上的巨炮,约5米长,周身缠绕着各种导线。实验室中身着红衣的工作人员全然不为警报声所动。警报是为了提醒大家带好防护耳罩,以防保险丝熔断。在这个原型核聚变反应堆的每一次测试“发射”前都是如此——而这些工程师们在过去五年间已进行了超过50000次发射。

亚马逊的首席执行官贝索斯入股General Fusion(图片来源:Getty Images)

这种平均每天50-100次测试的速度在官僚的公共实验室中绝无可能,而万众期待的聚变能最前沿研究通常恰恰是在这些公共实验室中进行的。然而这家名不见经传、由亚马逊首席执行官杰夫·贝索斯投资的小公司General Fusion,却正以破竹之势掀起核聚变技术革命。

General Fusion只是吸引来科学家和投资人的一票私营核聚变公司中的一个。摆脱了繁文缛节的束缚,由风投支持的这些公司相信,它们可以比政府赞助的项目更快更经济地实现核聚变。不少行业巨头对此表示赞同:除贝索斯外,微软联合创始人保罗·艾伦、贝宝联合创始人彼得·蒂尔也都对核聚变领域前沿的公司青睐有加。直到最近,这类公司中的一些才陆续浮上水面。保罗·艾伦投资的Tri Alpha去年才刚刚有自己的官方网站

对于我们中的许多人来说,核聚变还只是一个令人望而生畏、闻之色变的名词,与我们的生活毫不相干。然而对于这些投资界大亨来说,他们却信心满满地把宝押在了核聚变公司身上。莫非,他们掌握着什么普通人不知道的内幕消息?

General Fusion用于向反应堆注入等离子体的巨型“航天飞船大炮”(图片来自:General Fusion)

我们不妨先来重温一下高中物理。简而言之,核聚变的过程就是将原子核相互碰撞,使其聚合。在此反应过程中,部分原子核的质量被转换成巨大能量。太阳的能量即源自核聚变。也正是不受控制的聚变赋予了氢弹惊人的能量。

一朝为人类所驾驭,核聚变将成为人类梦寐以求的能量来源。核聚变反应本身不需要任何矿物燃料,其唯一的副产品也只是无害的氦而已。

棘手之处在于,克服引起原子核相斥的力需要莫大的能量,而迄今为止,物理学家及工程师已奋斗了数十载,从反应中获取的能量仍低于注入的能量。这期间,很多局外人已将核聚变这回事抛到了脑后,亦或悲观地认为核聚变的实现仍遥遥无期。

尽管探索之路艰难,科学家们仍取得了一些进步。科学家指出,核聚变能量输出增速要高于摩尔定律。他们同时表示,由7个国家共同资助、设于南法的国际热核聚变实验反应堆(ITER)一旦完工,其能量产出理论值将是运行所需能量的10倍之多。ITER项目被广泛视为最具希望的核聚变项目,但时至今日,该项目已经超出预算数十亿,比原定计划延期多年,第一个反应堆实验预计最早也要延至2025年才会启动。

相较ITER,贝索斯和艾伦这些现实中的“蝙蝠侠”们铤而走险,将工程的简洁置于科学的准确性之上。但高风险或许就有高回报:建造一个经济的、可扩展的核聚变反应堆不仅是个能大捞一笔的商业点子,在硅谷的泡沫浮沉之中,它甚至有望成为一个不朽的传奇。

硅谷亿万富翁投资核聚变的计划与蝙蝠侠三部曲的主角Bruce Wayne奇妙地不谋而合(图片来源:Alamy)

这也许就是杰夫·贝索斯投资General Fusion的初衷所在。从不吝惜倾资于宏大项目的贝索斯于2011年参与了General Fusion总额1950万美元的首轮融资。贝索斯更看重投资回报还是荣誉,我们无从知晓,因为General Fusion极简主义的网站上连电话号码和email地址都没有。不过General Fusion技术与战略副总裁迈克尔·德拉奇对此给出了自己的观点:“他应该明白,企业家破解此类难题的时机已经成熟。同时,他也明白,这样的项目融资难是因为风险困难重重。他所投资的技术项目与传统的风投模式并不契合,但他仍坚持力挺,是因为他觉得这样的项目会产生巨大的影响”。

除了贝索斯以外,其他同样看好General Fusion的还有清洁能源风投公司Chrysalix、加拿大石油巨头Cenovus以及马来西亚政府的战略投资基金Khazanah Nasional Berhad。目前,这家初创公司所获的融资总额已达到8100万美元。

General Fusion创始人兼首席科学家米歇尔·拉伯格于2011年40岁生日之际,辞去其在激光打印公司的工作,开始投身核聚变事业。“我知道地球正面临能源困境,我也知道核聚变是脱困之途”。拥有等离子物理学博士学位的拉伯格认为,愿意另辟蹊径的小型公司可以超越大型组织,先发制人。“如果你与对方做的事一样,而他们能为之豪掷数十亿,你必然毫无胜算。但如果你稍辟蹊径,反倒有可能脱颖而出。”

在政府支持的传统型核聚变反应堆中等离子体加热系统中检测的工作人员(图片来源: Getty Images)

拉伯格没有选择当时已有大量资金支持的主流核聚变理念,而是选择了非主流的所谓“磁约束聚变”方式。这一方式的原理为:首先,以磁场约束住挥发性氘氚同位素组成的过热等离子体,再将这一等离子体注入球体,使其纳于液态金属涡流中。接下来,聚集在球体中央的活塞同时撞击活塞尾部处的砧座,向等离子体发出冲击波。由此产生的能量压缩等离子体并引燃氘-氚燃料,从而产生巨大能量。投资者很看重的一点是,与他们致力于超越的大型政府项目相比,General Fusion的反应堆并不需要最先进的激光,也无需足球场规模的设备。

但如果这一设计如此完美,它为何会被弃置?拉伯格曾找出与该设计相关的专利,并推断出了原因所在。以气球为例,如果某一个点的受力大于其他点,气球就可能炸裂;等离子体也是一样,如果受力不均,就会分崩离析。若要该设计奏效,则所有活塞必须分秒不差地撞向砧座。拉伯格意识到,这种严格的“同时性”只有利用现代的计算机方可实现。

经过数年的努力,拉伯格最终建造了一个可以产生少量中子的小型原型设备,这一其貌不扬的设备如今仍陈列在General Fusion公司的接待区。由这一设备生产的中子被拉伯格称为“营销中子”——它们证实了拉伯格的理念足以为General Fusion赢得第一桶金。

General Fusion原型反应堆的机械臂。该反应堆外形极似水雷(图片来源: General Fusion)

如今General Fusion的原型设备是一个直径四米形似巨型水雷的球体,旁边是用于将等离子体射入球体的“宇宙飞船大炮”。设备周围遍布导线,用于将各类数据传输至楼上的电脑进行分析。

拉伯格表示,公司近年来已对其反应堆进行了无数次的调整。但是成立十数年之后,General Fusion目前仍在苦心攻克实现核聚变的基本障碍,诸如长时间将等离子体的温度保持在聚变发生需要的高温状态下——这些足以说明这项事业之庞大和艰巨。

尽管取得了一些进步,保持等离子体的温度仍是General Fusion面临的最大难题。拉伯格表示,“等离子体的热量会通过各种方式消散。控制住使等离子体降温的所有物理过程才是核聚变能否成功的症结所在。”

前物理学家、General Fusion公司咨委会成员肯尼斯·富勒对拉伯格的判断表示同意。“公司目前面临的最大挑战就是热量泄露。”但他也补充道:“其他次要问题均已解决,一旦克服了这个挑战,公司就胜利在望了。”

其他专家的态度则相对更加保守,比如美国政府支持的普林斯顿等离子物理实验室副主任迈克尔·扎恩斯多夫表示:“General Fusion致力于实现的等离子极致压缩极难控制,他们面临的是长期的艰苦努力。”

其实说到底,General Fusion最终成功与否并不在于其是否有能力长久保持等离子体的高温,而在于能否将投资者的兴趣维持下去。拉伯格认为,如果时间和预算都充足,他有90%的胜算。但风险投资者的耐心却是有限的。“他们最后很可能会等不下去。”

位于加利福尼亚州的Tri Alpha Energy在成立以来的18年里都极为低调,但这并不妨碍它吸引投资者的注意力。目前其投资者包括保罗·艾伦,洛克菲勒家族的风投公司Venrock以及俄罗斯国有投资公司Rusnano。

不过近数月来,Tri Alpha一改以往的低调,不仅发布了网站,其研究人员也开始公开发言,并邀请媒体造访公司。去年8月,Tri Alpha更对外公布了一项里程碑式的突破:让球型过热

气体保持在反应所需的温度。

托卡马克装置内的等离子体必须被约束,但成功做到这一点何其困难(图片来源:SPL)

Tri Alpha将其反应堆设计称为“场反向位形”。与General Fusion的设备相比,“场反向位形”与托卡马克式反应堆更相似:它使用磁约束和加热的方式实现聚变,而非压缩;其能量输出的方式也是持续而非间断性的。与托卡马克装置相比,“场反向位形”的工程设计更简单。但从物理学的角度而言,这一技术还远不成熟。扎恩斯多夫造访Tri Alpha总部后表示,无论从聚变发生所需的等离子体温度还是约束时间而言,该公司都还有很长的路要走。此外,Tri Alpha正致力于使用由同位素硼11和一个质子组成的燃料,而非基础的氘氚混合燃料。这种燃料产生的放射性较小,但需要更高的温度,因此其可行性遭到了专家的质疑。

扎恩斯多夫说,与业内其他公司一样,Tri Alpha也是更注重工程设计,希望能以更简便的方式实现核聚变。“这就好像在说:‘如果把过程简化,是不是就能成功了?’”扎恩斯多夫尽管对此表示疑虑,但并不否定Tri Alpha的努力。“我们一直都在努力用更简便的方式实现核聚变,但目前尚未有人取得成功,尤其是尚未出现有望实现商业化的做法,英皇娱乐。因此,必须要有人足够宽容,来鼓舞那些希望在基础科学之上走得更远的人们。”

政府支持的核聚变反应堆工程巨大,且需要国际合作(图片来源:SPL)

General Fusion和Tri Alpha在融资上都堪称成功。但还是有不少风投人士对其望而却步。因为核聚变项目所需时间长、投资规模大。而风险投资公司通常要求在有限的时间内达到特定的回报率。

能源领域的老牌风险投资者莫里斯·昆德森称赞艾伦和贝索斯勇气可嘉,但也表示,“他们都是极为成功的企业家,亚马逊等也是极为成功的企业。但核聚变公司要想成功,其难度系数要高于亚马逊成千上万倍。”

至于现实世界中的“蝙蝠侠”们是否会出奇制胜,打败7国政府支持的ITER项目,我们还要拭目以待。但私营公司和私人资本投资核聚变项目本身已经意味着曙光不远,也意味着我们与零污染能源的距离越来越近。

由于项目延期,ITER的测试最早到2020年才会开始(图片来源:SPL)

就实现这一愿景而言,政府支持的超大型项目或许是含着银汤匙出生的天之骄子,那么科技界巨头就是这场竞争中亟需的黑马选手。

来源:BBC Future  作者:Jonathan Frochtzwajg

编译:未来论坛 范丹  审校:未来论坛 商白

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