杏彩体育竞彩:【专访】星环聚能CEO陈锐：核聚变不是个典型的商业

　　自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室实现“核聚变点火”并多次复现后，全球核聚变商业化进程持续受到社会和资本市场关

　　2023年，中国国务院国资委启动实施未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的重要方向，由25家央企、科研院所、高校等组成的可控核聚变创新联合体也在年末成立，为国内核聚变产业添上一把火。

　　核聚变是指氘、氚等轻原子核结合成氦等较重原子核时，放出巨大能量。可控核聚变被称为“人造太阳”，被一直认为是人类解决能源问题的重要出路，视为人类“终极能源”。

　　去年7月，星环聚能中国联合球形托卡马克2号(SUNIST-2)建成并开展了首轮运行，获得100千安培等离子体电流。这是中国磁场最强、等离子体性能最高的球形托卡马克。

　　2022年6月，星环聚能完成数亿元天使轮融资，顺为资本、昆仑资本、中科创星等多家机构联合投资。

　　陈锐详细介绍了星环聚能的商业方案和技术路线。他表示，核聚变的核心挑战在于如何将聚变燃料加热至高温并稳定控制，AI和高温超导技术的突破助力了近年全球商业核聚变的发展。

　　他同时指出，核聚变或许是个征服星辰大海的商业故事，短期内实现规模化收入的可能性并不大。星环聚能目标是，在2030年左右展示一个可输出电能的聚变反应堆。

　　首先，核聚变几乎不产生核废料。聚变过程主要涉及氢的同位素，例如氘，这些反应的放射性相对较弱。在氘-氚聚变中，尽管会产生中子，但除此之外几乎不会产生其他放射性物质，这显著减少了核废料和相关放射性问题。

　　第二是其固有安全性。尽管人类追求可控核聚变已有80多年，但至今仍未完全工程化验证。聚变过程极其复杂，需要特别高的条件来实现可控聚变。因此，一旦在聚变过程中出现任何问题，如温度损失或等离子体（燃料）约束失效，聚变反应条件就会自然消失，聚变过程也随之停止。传统的核裂变一旦出现问题可能难以停止，需要人为干预，从而增加风险。

　　第三是原料的可持续性。核裂变面临的核心挑战之一是燃料供应不足。地球上可用于裂变的铀元素储量仅能支撑约一两百年。相比之下，核聚变所需的原料，如从海水中提取的氘以及置换出的氚，其储量足以供人类使用数亿年。

　　陈锐：核聚变商业化可以从两个角度定义。首先是公司属性的转变，过去从事可控聚变研究的主要是国家科研院所、高校，或者是国家间的科研合作机构，经费主要来源于国家拨款或科研资金，并不构成商业化。相比之下，商业化聚变公司虽然也可能由具有国家背景或经验的科研团队组成，但它们的资金主要来源于社会资本和风险投资。这种模式下的公司可以被称为商业化聚变公司。

　　其次，从目标角度看，核聚变的商业化可以理解为科技成果的转化过程。这个过程包含三个阶段：首先是科学的可行性，即理论上可实现；其次是工程的可行性，即人类有能力实现这一理论；最后是商业的可行性，即实现的方式在经济上是可接受的。

　　例如，如果我们花费100块钱驱动可控聚变，而产生的电能卖200块钱，那么这就是商业上的成功。因此，所有致力于将可控聚变转化为商业化产品的公司，都可以被视为商业化聚变公司。

　　通过聚变反应可以产生中子，在材料处理和医学应用方面有广泛的用途。但这是一种附加产品。目前看，如果可控聚变实现，其最核心的应用场景将是发电。

　　陈锐：我们的团队主要来自清华大学工程物理系核能聚变实验室，是以该实验室的学生和教师为基础组建的。

　　自2000年起，我们团队参与建设了中国第一部球形托卡马克装置，并进行了20多年的相关研究。到了2021年，我们注意到了全球聚变商业化的机遇，并利用学校的团队资源，通过合法的科技成果转化平台，结合聚变经验和社会资本，建立了公司。

　　公司有两位关键创始人。我自己陈锐，本科毕业于清华大学工程物理系，专攻核工程与核技术，后来转向经济学，并有其他创业经历。另一位创始人谭熠，一直在聚变实验室工作，负责技术研究，是我们的首席科学家。

　　陈锐：我们已经完成了最新一轮的融资，计划在年后公开(编者注：天使轮后的第二轮）。投资机构对我们的关注，主要集中在团队技术方案及其与其他团队方案的比较上。他们想知道为什么是我们的团队能够实现这一核聚变目标，技术方案相比其他团队有什么优势和特点。

　　核聚变确实不是个典型的商业化故事。有些人可能会说跟商业航天有点像，是一个星辰大海的故事，但短期内实现规模化收入的可能性并不大。

　　因此，一些投资者也会关注除了长期目标外，我们是否有能力在短期内通过相关的科技成果转化产生一些收入。

　　一是技术和方案积累。我们在清华大学的运行装置积累了20多年的经验，包括观测到磁重联现象，以及长时间运行托卡马克装置中遇到的困难。基于这些经验，提出了一种通过磁重联加热和重复重联的聚变方案，类似于内燃机的方式。这套方案是我们独有的。

　　二是由清华大学设计，星环聚能与清华大合建设的SUNIST-2装置的建设和初步验证。目前，我们正在与清华大学合作建设SUNIST-2装置，在球形托卡马克装置中，该装置不论整体参数水平还是磁场强度均达到中国第一，全球第三的水平。我们的目标是在这个装置上进行原理的初步验证，尤其是通过磁重联加热和重复重联的方式，把等离子体加热到1700万摄氏度。预计在2024年年中达成这个目标。

　　三是工程可行性的彻底突破。我们计划建造一个名为CTRFR-1的装置，用于彻底验证可控聚变的工程可行性。这台装置将完全由星环聚能独立设计和建造，目标是连续稳定地通过磁重联加热的方式，达到氘氚聚变所需的1亿度温度。预计这一阶段将在2027年左右完成。

　　四是商业示范堆的建设。完成第三步后，我们将开始建设一个能够输出电能的商业化示范聚变反应堆。预计从2027年底或2028年初开始建设，3-5年内完成，目标是在2030年左右展示一个可输出电能的聚变反应堆。

　　五是真正的商业化。在成功建设商业示范堆后，我们将进入真正的商业化阶段，将聚变技术应用于实际电力生产。

　　陈锐：无论是上个世纪的氢弹爆炸，还是欧洲联合环(JET)实验短暂地通过聚变发电，都验证了聚变的科学可行性。现在的关键是验证聚变的工程可行性。

　　SUNIST-2装置旨在部分或初步验证聚变的工程可行性。虽然可控聚变有很多复杂的指标，但一个核心指标是作为“人造太阳”实现1亿度运行。SUNIST-2的目标是运行我们自己设计的系统，将等离子体加热到1700万摄氏度。这被视为部分验证聚变工程可行性的一步。

　　与SUNIST-2相比，CTRFR-1的目标更为严苛，需要将聚变燃料即等离子体，加热到1亿摄氏度，也就是氘氚聚变发生的反应温度，其工艺流程和工作流程将与我们最终的产品相同。如果能达到这个目标，就可以说已经证明了方案在工程上的可行性，即人类技术能够实现可控聚变。

　　陈锐：球形托卡马克是一种小型化的托卡马克装置。在过去80多年的可控聚变研究中，人类已经探索了各种各样的方案和装置。托卡马克作为磁约束路径，是目前最主流且经过广泛研究的一条路线，已被众多科研机构和企业采用，包括ITER和JET等大型项目。然而，传统的托卡马克装置通常较大且造价高昂。

　　球形托卡马克作为一种紧凑型的托卡马克装置，其在资金和空间使用上更为经济，尤其对资金相对有限的商业化公司来说，这种小型化装置能更有效地利用资源。

　　此外，球形托卡马克由于其设计，拥有更高的贝塔值，即等离子体压力与磁场压力的比率，这意味着能更有效地利用磁场来约束等离子体。

　　不过，小型化意味着在工程设计和操作中的容错空间减少，要求对装置的控制更加精准。紧凑的中心柱位置和对等离子体的控制要求更高，提出了额外的工程和技术挑战。

　　陈锐：这是星环聚能的独有技术，由清华团队在2018年提出，旨在通过磁重联过程加热等离子体，为可控聚变提供一个高效且经济的加热方法。

　　可控聚变装置的本质是“烧开水”，目的是将燃料(等离子体)加热到极高的温度以实现聚变反应。传统的加热方法，如使用中性束或波加热，虽然有效，但成本高昂，几乎能让整套装置的造价翻倍。另外能量损失大，这使得聚变产生的能量难以覆盖能量投入，从而影响了聚变的经济性和商业化前景。

　　磁重联加热技术基于一种物理现象，即在托卡马克装置中，由于等离子体的电流产生磁能，这部分磁能可以通过磁重联的过程转化为等离子体的动能或温度，实现等离子体的加热。这种加热方式可以视为等离子体通过其内部的“自摩擦”来提高温度。

　　这就避免了额外的能量投入，减少了能量损失，因此大大降低了加热过程的成本。通过利用装置内部产生的磁能直接加热等离子体，提高了能量转化的效率，使得聚变反应的能量输出更有可能超过能量输入。

　　尽管磁重联加热技术对等离子体控制提出了更高要求，并带来了额外的工程挑战，星环聚能团队凭借过去20年在该领域的经验，对采用这种加热技术路径持有强烈的信心。

　　陈锐：本质上，磁重联过程可以视为两个等离子体的压缩过程，这种压缩产生能量，再次压缩则再次产生能量，形成一个连续的能量产生循环。这种运转方式的核心在于通过重复的压缩和能量释放过程，有效地将等离子体加热到所需的高温度，以实现聚变条件。

　　采用磁重联技术的一个自然结果是必须采用类似内燃机的循环运转方式。这种方式能够有效地利用每次等离子体压缩产生的能量，通过连续循环来达到并维持聚变所需的高温。

　　在我们团队刚开始提出这一方式时，并未意识到国际上也有类似的研究正在进行。直到2021、2022年，Helion公司发布其融资公告，我们发现还有其他团队也在探索类似的可控聚变方案。Helion的方案不仅仅依赖磁重联，还包含动能转换和撞击过程，但其核心思想与我们的内燃机式循环运转方式有着相似之处，即通过重复的动能转换过程产生能量。

　　界面新闻：提到Helion，它们是一家非常高调的美国核聚变商业公司，提出将在2024年展示其北极星(Polaris)原型反应堆的发电能力。您如何看待？

　　陈锐：Helion确实在宣传上很高调，但在技术细节上却相当低调。与其他聚变公司相比，如美国能源初创公司Commonwealth Fusion Systems、英国Tokamak Energy等，它们通过网站、专利申请和发表的论文，对外界提供了相对清晰的技术路线和面临的挑战等信息。

　　相对的，Helion在公开其技术细节方面则显得更为保守，除了一些基本的运转方案介绍外，其具体的科学考量和工程设计细节大多保持神秘。

　　Helion的方案被认为是全球最激进的之一，得到了包括Sam Altman及微软等的支持。他们预计在2024年展示北极星原型反应堆的发电能力，并计划在2028年实现发电，这无疑是一个雄心勃勃的目标。

　　对于Helion的这种高调宣传与低调技术的策略，我持观望态度。我相信，背后支持Helion的众多重量级投资者不会仅仅为了一个空洞的承诺而投资。整个行业也乐见Helion或任何其他公司在聚变技术上取得突破，因为这将对整个核聚变领域带来巨大的推动。

　　陈锐：是的，这两点其实也是可控核聚变商业化在过去两三年突飞猛进的关键助力，当然也应用在星环聚能的装置研发上。

　　核聚变的核心挑战在于如何将聚变燃料加热至高温并稳定控制。虽然人类有能力通过大型装置实现这一目标，如ITER项目所展示的，但这种方法需要巨额投资和长期建设，且面临多国合作的复杂性和不确定性(编者注：ITER自投建后多次延。