作者：Mary B. Powers，Debra K. Rubin，Peter Reina，David Godkin

探索和开发核聚变——为太阳和其他恒星提供能量的过程——作为一种基于地球的能源的探索可以追溯到一个多世纪以前，当时阿尔伯特·爱因斯坦和其他科学家提出了原子核聚变时会产生巨大能量的理论。该项研究部分用于战时武器，但后来的目标是开发商业用途的能源的聚变——该领域的支持者几十年来一直称之为“圣杯”。

战略与国际研究中心智库负责能源安全和气候变化项目的高级研究员简·中野表示，核聚变是一种能源，可以产生比化石燃料燃烧多近400万倍的能量，每千克燃料比现有的裂变核电站多四倍，没有碳排放，也没有核废料或熔毁的重大风险，并提供比当前核裂变更安全的燃料供应。

几十年来，在世界各国的努力下，数十亿美元被投入政府资助的设施和实验，以测试核聚变能源点火概念。其中包括位于美国加利福尼亚州、价值35亿美元的、由美国能源部建造和运营的美国国家点火装置。该设施包括近200台世界上最强的激光器，这些激光器汇聚在一个胡椒粒大小的充满氢原子的目标上。占地445英亩（约180万平方米）的法国国际热核实验反应堆试验场(ITER)仍在建设中，来自35个国家的研究人员试图开发高温超导磁体，当氘和氚同位素碰撞聚合成高能中子和氦时，产生巨大的能量。

最近在这些试验场取得的核聚变突破，加上不断加速的气候变化，提高了能源首位度的地位，并促使人们采取更多行动，在技术、政治、监管和金融方面创新激励措施，更快地开发项目减轻影响。

去年12月，时任美国气候特使约翰·克里在迪拜举行的COP28气候大会上表示，“我们正越来越接近核聚变发电的现实，与此同时，科研和工程方面的重大的挑战依然存在。”他发布了美国在全球范围内第一个商业化核聚变发电的计划。“核聚变在COP28上走出阴影，”位于美国的核聚变工业协会现任主席克里斯托弗·莫里最近公开表示。他还是美国核聚变能源公司——第一代能源集团的首席执行官，也是清洁能源投资者——突破能源风险投资公司的原顾问，该公司投资了几家核聚变公司。

核聚变能“点火”

美国能源部于2022年在内部发布了一项倡议，以加速商业用途的核聚变能源，并为八家初创公司指定了4600万美元的联合开发资金和提出所要求的节点目标。这八家公司分别是：英联邦聚变系统公司、聚焦能源公司、普林斯顿仿星器公司、雷阿尔塔聚变公司、托卡马克能源公司、第一代能源集团、Xcimer能源公司和Zap能源公司。美国能源部将其与美国国家航空航天局的商用太空发射计划相提并论，并称，该倡议“将在未来5年至10年内解决科学和技术方面的挑战，以创造聚变试验工厂的设计，有助于核聚变在技术和商业层面的可行性。”

2022年底，当美国国防部的国家点火装置激光成功实现聚变“点火”时，引起了更多的轰动——从聚变反应中产生的能量超过了启动它所用的能量。麻省理工学院的工程师在2021年还成功测试了一种新型高温超导磁体，它具有世界纪录的场强和简化的制造，被誉为实用核聚变动力的关键一步。麻省理工学院等离子体科学和核聚变中心原主任丹尼斯·威特说：“一天内它将核聚变反应堆的每瓦成本改变了近40倍。现在核聚变有可能变得更经济。”

这些成功吸引了私人投资者中的大客户，在许多情况下，他们拥有判断开发商潜力的专业技能。他们愿意再冒数百万美元的风险。持有第一代能源集团股份的TDK风险投资公司的投资总监蒂娜 是一名化学工程师博士，负责该投资公司的清洁技术和先进材料领域。她说，“扩大一流的核聚变发电厂的规模将会很困难，但我们坚信第一代能源集团有能力取得成功。”

据贸易组织称，核聚变能源板块去年吸引了超过60亿美元的投资，比之前报道的多14亿美元。虽然增长率放缓，但投资仍增长了27%，“在这个时期，对通货膨胀、利率上升甚至银行倒闭的担忧导致技术投资者持有他们的资金，”该组织表示。

朗维尤核聚变系统公司将其核聚变动力过程建立在联邦测试中展示的激光基础上，自2022年以来，通过使用核聚变“引擎”顶部的直径10米的激光实现了反复的能量增益。

福陆公司正在设计它的第一个核聚变商业工厂。

但是其他市场专家和观察家则持怀疑态度，他们声称风能和太阳能以及储能、智能网络和更多的绿氢削弱了核聚变的可能性。原美国核管理委员会（NRC）成员维克多·格林斯基在2月发表在《原子科学家公报》上的一份意见书中表示，“如果可控核聚变能够见效，那将是一件好事，但这并不意味着它即将这样做。严峻的事实是，科学家和工程师甚至还不知道可控核聚变在太阳以外的任何地方是否能够实现。”哈佛大学环境政策教授、原白宫顾问约翰·霍尔德伦告诉《福布斯》，“在2050年前，电网上不会出现有经济竞争力的核聚变。”美国审计总署在2023年的一份分析中得出结论称，核聚变反应中“研究人员没有完全理解燃烧等离子体的行为”，这“提出了几个有待解决的复杂系统工程问题”，例如材料如何承受数十年的核聚变条件。它还提到了“错位”的研究重点和监管的不确定性。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室惯性核聚变能源计划的负责人塔米·马是2022年点火演示能量增益和之后四次的演示团队成员。她说：“我们建造的下一个设施不会立即成为发电厂。还有其他中间步骤，其他测试设施要做。”

塔米·马表示，公私合作“是我们真正推动创新和利用双方资源的新途径”，强调“核聚变的伟大之处在于它产生的能量可能非常灵活。”对于怀疑论者，她反驳道:“在莱特兄弟之前，有人认为人类能飞吗？这需要想象力，还有决心。”

罗伯特·彼尔托是一名核工程师，曾领导帕森斯·布林克霍夫设计公司，也是福陆公司的原高管，他说，“随着过去几年取得的巨大进展，设计核聚变发电厂已经成为可能。”但他警告称，该行业存在太多的“盲目乐观”。

从实验室到并网发电

美国政府推动核聚变研发和商业化的数百万美元资金被指定用于新的联邦基础设施资助计划。美国能源部2024年的拨款法案中有一项创纪录的7.9亿美元拨款用于核聚变研究，在6月份已与选定的初创公司达成了最终协议。美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆说，“在其里程碑式的资助计划中，将核聚变能源从实验室推向电网。”

美国能源部表示，美国政府对商业用途核聚变的“大胆的十年愿景”还包括为8家初创公司提供1.8亿美元的竞争性拨款，以“弥合基础科学和实际应用之间的差距”。

6月20日，美国国会向美国总统拜登提交了两党推进法案，这是其任期内第一项重要的清洁能源立法。它削减了许可成本，更新了先进核反应堆技术的规则，并允许美国核聚变方法在全球范围内出口。该法案将美国核管理委员会先前的一项决定编纂成法律，将核聚变设施纳入一个不太严格的“副产品”类别，用于核医学和研究。该法律还要求美国核管理委员会在2025年6月向美国国会更新商业聚变技术许可，遵循英国去年颁布的类似立法。英美双方现在有一项合作协议，在核聚变研发上进行合作。

核聚变贸易组织的首席执行官安德鲁·霍兰德希望美国政府每年投资1亿美元用于能源开发，并一次性注入30亿美元。“当风险很高时，政府站位是很重要的，因为它会吸引更多的投资。”他又指出，建设第一座此类电厂的成本需要数十亿美元。在该组织最近的市场调查中，近90%的公司预计在21世纪30年代，甚至更早的时候，将会看到核聚变并网发电。霍兰德说道：“你可以建造一座核电站，但你能建造1000座吗？”