可控核聚变进入投资元年,巨头进军只为10年后商用大爆发?

能源有料汇 2022-07-07

可控核聚变投资等离子体

3171 字丨阅读本文需 8 分钟

如果说,地球上有取之不尽、用之不竭的能源,又高效,又清洁,还不污染环境,这个世界会变成什么样子?人类社会又会是什么图景?

有此一问是因为看到了某些线索,而线索正是来自资本市场。

2022年,前后不到4个月,国内两家“可控核聚变”公司先后拿到了融资。最有意味的是步调——两家公司都成立于2021年下半年,成立不久,踌躇满志,前后脚拿到了天使轮,金额都不低,投资方又是团购,还挺豪华。

那么,可控核聚变,以及用“如果”指向的那个未来,这二者的关系在哪里?

什么是可控核聚变?

可控核聚变就是利用太阳内部核聚变的原理,在地球上创造出长久释放的氢核聚变能源,用于造福社会。其实氢弹爆炸就是核聚变的能量,但是不可控的,“轰”的一声就没了,除了战争,不能造福社会。

而可控核聚变就是让这个“轰”的一声瞬间释放的巨大能量,变成慢慢释放,这样就可以发电,在相当长时期得到取之不尽用之不竭的能源。由于这种能源的产生方式类似于太阳,因此俗称人造太阳或人造小太阳。

但太阳核心能够源源不断地持续发生氢核聚变,是因为太阳质量巨大,导致的向心巨大收缩压力下形成的,这个压力达到3000亿个大气压。地球上无法人造出这种压力,就需要比太阳核心1500万度更高的温度,这个温度需要1亿度以上。

这样问题就来了,如何让等离子体加热到1亿度呢?而且地球上最耐热的金属才几千度就融化了,用什么容器将核聚变几万个几千度的等离子体“装住”呢?又如何让这高温的等离子体发出电来呢?这就成可控核聚变需要解决的几大难题。

科学家们弄了几十年,如今终于有点眉目了。解决把核聚变高温等离子体“装住”的方法有三个,即磁约束、惯性约束、重力约束,这几种方法都是非物质约束方法,就是不让高温等离子体碰到容器内壁。

重力约束就是太阳这种方法,地球上做不到,人们就只能从磁约束和惯性约束来想办法了。前苏联科学家早在上世纪50年代就发明了一种叫托卡马克的装置,这种装置是通过线圈在内部产生磁阱,将高温等离子体约束在磁阱里。

“投资元年”

每年都会有人喊出某个“投资元年”,2022年,概念落在了可控核聚变上。

2月份,能量奇点获得将近4亿人民币的天使轮融资,投资方是米哈游、蔚来资本、红杉种子、蓝驰创投;

6月份,星环聚能获得数亿人民币的天使轮融资,后面有近10家VC,包括顺为资本、昆仑资本、中科创星、远镜创投、和玉资本、红杉种子、险峰长青、九合创投、联想之星、英诺天使基金、元禾原点、华方资本等。

VC、PE、CVC都来了,为什么突然有这么多钱涌入这样一个新兴赛道?

不过在此之前,要先回答另一个问题,它算得上一个赛道吗?

如果按企业数量来说,似乎称其为“赛道”有点勉强。中科创星创始合伙人米磊告诉我,全球能做可控核聚变的人寥寥无几,商业公司在30家左右,国内更是屈指可数;其次,它真的新,米磊说,他看到星环聚能时,直觉就像2016年看到自动驾驶或商业航天。

“确实没有几个人能做这件事,我有三个人才筛查漏斗,第一要有很强的物理基础,这是科学素养、工程能力主导的最底层因素,全球范围内有几百到几千人;

第二是有工程功底的人,就拿中美过去50年建核电站的人才密度,全球范围内大概有几十万人可以解决核聚变的工程问题;

第三是创过业、懂得与资方、政府沟通,懂商业化的团队,那这个在全球范围内是个位数”。蓝驰创投投资总监孙登科说。

能量奇点创始人杨钊曾就读于北大物理系,之后在斯坦福大学物理系理论物理和人工智能交叉方向博士毕业。在做能量奇点以前,他在国内做关于音乐与AI的创业,公司叫元悦科技,拿到过金沙江创投的融资,目前已注销。

孙登科认为,博士毕业后的杨钊致力于创业,是希望在科学脑袋上加上商业思维,如今的可控核聚变项目算是回归了他的老本行。

再说星环聚能的创始人陈锐。

他一直在清华大学物理系就读,博士毕业后留校做相关科研,公司技术负责人谭熠是清华大学工程物理系副教授。米磊此前也是物理系毕业,对可控核聚变关注已久,四五年前这一投资方向就躺在他的PPT中,2022年2月,谭熠和陈锐到米磊办公室与他聊了两个小时,“我们一直在探讨技术,聊完后,就决定投了。”

人才的稀缺性必然导致投资机构们没有条件筛选,能做的就是最强的。但融资之所以在此时连续出现,海外出现代表性案例是个不容忽视的因素。

2021年12月,美国公司Commonwealth Fusion Systems(CFS)宣布拿到18亿美元的融资。

这一数字,刷新了人类历史上核聚变私人投资额的新纪录。报道称,这次投资方包括比尔盖茨、索罗斯、Marc Benioff、谷歌母公司Alphabet、DFJ Growth等一众大佬纷纷参投,此前投资还有意大利能源公司Eni、世界顶级富豪联手创立的投资财团Breakthrough Energy Ventures等。

CFS2018年由麻省理工学院等离子体科学与核聚变中心孵化,这里是全球核聚变研究的代表,2005年、2016年分别有过重大突破——提高其托卡马可装置的等离子体压力。

CFS诞生初衷是为了构想最小可行产品以降低成本,后来突破了高温超导技术,也就可以实现更快、规模更小、成本更低的商业化路线。目前,它计划在美国建立一座核聚变反应堆SPARC,占地近47亩,2025年实现核聚变发电。

除了上述投资方,腾讯也一早紧盯可控核聚变。英国First Light Fusion (FLF)公司背后的投资方就有腾讯,它原是从牛津大学分离出来的一家机构,2011年成立,2022年2月获得4000万美元投资,已获得1亿多美元融资。

米磊认为,科学理论上已经证明可控核聚变的可行性,近些年高温超导技术的突破,让这件事的成本大幅压缩。“所以才会涌现出创业公司”。

孙登科提到,国家对前沿科技的支持,大概率会让这些有发展前景的创业公司登录科创板,“我们不太愁回报。”

加拿大核聚变公司GF的首席执行官Mowry认为,核聚变行业与航天业有许多相似之处,航天业原先也是集中在政府机构层面展开,如今灵活的私营领域充满干劲和想象力,为航天业注入了更多活力,这是聚变行业的Space X时刻。

目前,全球30家左右从事核聚变的私营公司获超40亿美元的融资,近一半公司在过去5年间成立,其中,美国、英国所占数量位居前二,发展中国家只有中国和印度有。

这意味着,未来将不断涌现出创业者,而这些创业者也能追求除国家和国际机构一直坚持的标准设计之外的新技术,遍地开花的时代来了。

10年实现核聚变商用?

如此整齐划一的夸张时间规划,我们在默认是为了吸引投资的说辞外,也不免有一丝动摇,难道核聚变商用真的会在10年内实现?

在国际原子能机构 (IAEA)的核聚变物理学家 Sehila M.Gonzalez de Vicente 看来,随着大量资本的涌入,核聚变领域的技术突破很可能提前出现,而核聚变能源的应用也很可能会在30 年或 50 年后成为现实。但与此同时,他用于衡量核聚变实现时间的尺度并没有改变,依然是一以贯之的“三五十年”。

非盈利基金会Fusion Power Associates的主席Stephen Dean也说,“到目前为止,核聚变的历史并没有给我们很大的信心。众所周知,我们离聚变商用还差50年已经很多年了。”

与此同时,Fusion Power Associates中的所有私营公司都踏上了追求聚变商业化之路。商用核聚变对投资人和创业者的诱惑是巨大的,只要有一家公司成功,就将彻底解决全球的能源供应问题,且永久无碳。

在过去半个多世纪中,全球已建成超过100台可控核聚变装置。其中,磁约束核聚变研究一直是主流技术路线,托卡马克更是凭借杰出的性能(聚变三重积比其他技术路线高2-4个数量级)脱颖而出,但与此同时,其他类型的技术路线也没有被放弃,美国国家点火计划就致力于通过惯性约束的路线完成聚变点火。然而,目前为止,所有努力的最终结果是,可控核聚变的商业化依然遥遥无期。

再具体一点,用于判断点火成功的聚变三重积也还差几个数量级,而创业公司动辄许诺在两三年内达成的能耗比,齐聚全球之力,奋斗几十年,还没有突破0.7。被视为里程碑事件的将等离子体加热到1亿摄氏度,在几年前就已实现,最高纪录甚至达到了5亿度以上。然而即便如此,依然没有国家级的研究机构声称,可以在几年之内实现可控核聚变的商业化。

具体的时间规划中,我国建成原型电站的目标时间是2050年,韩国和俄罗斯的进度也差不多都是本世纪中,即便向来对自己自信满满的美国,设定的原型电站建成时间也在2035年,运行时间则在5年之后。

另一方面,公开的资料显示,这些私营核聚变公司采用的都是中小型化的设计方案。而以目前有明确研究数据支撑的托卡马克为例,其原理决定,装置的体积越大,才越有可能达到点火临界点。ITER就是基于此设计和建造的大型托卡马克。而小型化的核聚变装置,如球形托卡马克和RFP,虽然从投资和商业概念出发很有诱惑力,但是到目前为止,还没有任何实验表明能够实现点火。

但从另一方面出发,资本的涌入本身其实已经完成某种表态,毕竟钱不会说谎,以及投入总是要求回报的。《华尔街日报》援引业内人士的话,如此评论:“一波又一波的资金涌入到核聚变领域当中,这正是核聚变工业扩张的信号。”

文章来源:投中网,时空通讯,品玩

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