抛弃托克马克的核聚变公司拿到5亿美元投资

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(Julian Berman)

核聚变，没有任何能源技术比它令人更辗转反侧又难舍难分，看起来永远距离我们只有20年之遥。但有这么一家位于洛杉矶的创业公司，号称自己的核聚变技术独特且可行，并已经从高盛和保罗·艾伦等私人机构那里拿到5亿美元投资。在美好技术总是面临面临现实挑战的科学世界里，他们是否真有能力造出释放巨大能量的反应堆？

为了一探究竟，《麻省理工科技评论》的Richard Martin近期造访了三阿尔法能源(Tri Alpha Energy)的公司总部，向我们详细揭示了这家公司现有的技术设备。实验室里最显眼的，莫过于那台等离子发生器。该装置有着连体公交车一般的大小，被密集的支架、传感器、阀门、磁铁、线缆和管道所包围。

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红色的马蹄型装置是用来控制等离子的电磁铁。

与如今核电站里采用的拆分原子的核裂变技术不同，核聚变将不同的原子核结合在一起，与太阳释放能量的方式相同。

数十年来，世界各地的核聚变研究者们都在鼓弄一种俗称“人造太阳”的环形装置——托克马克(tokamak)。这装置能在超高温的等离子体上施加高强度磁场，从而引发核聚变。在该反应中，氘和氚结合生成α粒子(氦-4的内核)以及中子。

但就连世界上规模最大的国际热核聚变反应堆(ITER)都难以按照计划继续推进托克马克的研制。上个月该项目宣称，核聚变反应堆要在2025年后才能开始运行，要在2035年后才可以进行发电，需要在原有170亿美元预算上额外增加50亿美元。

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该等离子发生器有着40千米长的光纤线缆，要使用25兆瓦的能量。

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机器的这一头起着吸尘器的作用：收集没用的粒子。

Tri Alpha和一些别的初创公司(如General Fusion)正在研制别的核聚变技术方案。Tri Alpha是唯一一家选择3氦核融合过程(triple-alpha process)的公司。在这一过程中，两个α粒子融合成铍-8，再与一个α粒子融合成碳-12。在这期间直接生成能量，不会造出高温的中子，是一种理想的发电方式。

不过如果想要用这种方式发电，他们得将容器内的温度加热至30亿摄氏度。相比之下，ITER只需要15亿度的高温。

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3氦过程示意图。(Wikipedia)

该公司在去年八月的时候宣布，自己已成功将容器内的高能量等离子体加热至1000万摄氏度，并保持稳定长达5毫秒，远高于此前0.3毫秒的同类方案业内记录。在那之后，该公司将这一极限进一步推进到11.5毫秒，体现了他们扎实的技术能力。

他们面临的下一个挑战是将等离子加热到足以可用于核聚变反应的，这比太阳中心温度还要高200倍的高温。地球上没有任何金属能禁受这么高的温度。但强大电磁场能避免这团等离子体触碰到容器内部。

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目前的中央约束容器。加长33%的下一个版本将在2017年完成建设，能将等离子加热到4000万摄氏度。

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目前的装置名为C-2U，长20米，直径1.4米。

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下一代设备C-2W将继续对场反向位形(FRC)技术进行探究。

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示意动画。(YouTube)

因为雇佣了一群优秀的专家以及在该领域申请了大量专利，Tri Alpha在没有政府补助的情况下拿到了大量的私人投资。现在Tri Alpha已经开始对这些图中的装置进行拆卸，以建造更大更强大的版本，并将在2020年代造出原型反应堆。

本文译自 MIT Technology Review & pku.edu，由 zzjeff 编辑发布。