为什么投资者在核聚变尚未实现的情况下仍然押注于它

核聚变长期以来一直吸引着科学界的想象力。梦想是利用恒星的同样工艺，生产廉价、丰富且无碳的电力。

即使经过数十年研究，这项技术仍处于萌芽阶段。但这并未阻止一些全球最富有的投资者支持那些希望解决科学中最艰难挑战之一的初创企业。

数据中心的激增进一步激发了对聚变的兴趣，科技公司寻求为云计算和人工智能运营提供全天候电力来源。美国总统唐纳德·特朗普的社交媒体公司也加入了这场竞选，于2025年底宣布了一个令人惊讶的计划，即将与聚变开发商TAE Technologies Inc.合并。

核聚变和裂变有什么区别？

核裂变涉及将重原子（如铀）分裂成更小的原子以释放能量。这些能量随后用于加热水并产生蒸汽，驱动涡轮机发电。这是商业核电反应堆数十年来一直运行的过程。

核聚变涉及将轻原子融合成单一较重元素——例如，氢同位素氘和氚可以被撞击成氦原子。所得原子核的质量略小于其各部分之和，这种质量差异被释放为能量，符合爱因斯坦著名的E = mc²方程。

聚变是太阳的动力来源。通常，原子核的正电荷会相互排斥。但恒星核心的极端引力会产生足够的热量和压力，使原子相互碰撞。在地球上，原子碰撞需要更高的温度——大约在1.5亿摄氏度（2.7亿华氏度）之间，这比太阳中心高10倍。

裂变和聚变都不会释放温室气体。聚变还有额外的安全优势：它不会产生任何高放射性、长寿命的乏燃料棒废料，也没有反应堆熔毁的风险。如果聚变电站成为现实，它们可能会更靠近电力需求来源的人口密集区。

聚变距离商业可行性有多近？

原子融合需要巨大的能量。经过数十年的尝试，科学家们终于在2022年实现了所谓的“点火”，即受控的聚变反应产生的能量超过用强激光发射的能量。

加利福尼亚劳伦斯利弗莫尔国家实验室的突破表明聚变能的核心物理已被破解。经过多次失败尝试后，实验室于2023年再次实现这一成就。

然而，净能能收益极小且极其短暂——远远达不到为电网供电所需的规模和稳定性。虽然产生的能量超过了激光本身的能量，但与最初驱动激光所需的能量相比，根本不算什么。

聚变开发者和最乐观的专家表示，首座反应堆有望在未来十年内向电网供电。但许多人认为这至少要等到20年或30年后才会发生。根据该时间表，聚变不太可能在2050年前实现全球净零排放中发挥重要作用——而这一目标被视为避免气候变化最严重影响的关键。

聚变技术起飞的障碍是什么？

为了弥合当前实验与商业化之间的差距，必须克服许多技术挑战——尤其是持续启动、控制和维持聚变反应的能力。

在聚变所需的高温下，氢会变成等离子体——一种带电的过热气体，温度过高无法接触任何固体材料。科学家们尚未完善控制等离子体并保持其稳定以维持聚变反应的技术。

聚变系统目前的建造和运营成本也非常高昂，供应链必须扩展以降低成本。与此同时，有更便宜且已被验证的低碳技术广泛可用，比如风能和太阳能。

谁是聚变技术领域的领先者？

聚变开发最初由公共资助的研究项目主导，但私营部门的参与日益活跃。

根据聚变产业协会的数据，全球有50多家聚变公司，其中包括美国29家、欧洲12家和中国3家。截至2025年7月，他们已筹集约98亿美元，是三年前总额的两倍多。包括 Amazon.com 公司创始人杰夫·贝索斯和Microsoft公司联合创始人比尔·盖茨在内的科技亿万富翁，都是聚变初创企业的重要投资者。

联邦聚变系统公司是从麻省理工学院分拆出来的，几乎占了所有投入聚变行业资金的近三分之一。它已从包括芯片巨头英伟达公司的风险投资部门在内的投资者那里筹集了约30亿美元。

联邦正在建设一个示范系统，目标是在2027年从该机器中产生净能。它还在弗吉尼亚开发一座400兆瓦的电厂，蓬勃发展的数据中心安装推动了电力需求。

越来越多的大型科技公司已经签署协议，向聚变开发商购买电力——尽管这些初创公司距离大规模供电还有很长的路要走。Microsoft 于 2023 年同意从 Helion Energy 购买部分计划中的聚变电站产生的能源，该公司由 OpenAI 的 Sam Altman 支持。与此同时，谷歌于六月同意购买联邦弗吉尼亚项目一半的产能，该聚变开发商预计将在2030年代初开始向电网供电。

公共部门的努力呢？

特朗普政府正寻求增加对聚变的支持，这与其遏制可再生能源增长的竞选形成对比。美国能源部长克里斯·赖特表示，商业聚变电力最快可能在八年内实现，他的机构于十一月成立了新的聚变办公室。

中国加大了其核聚变的雄心。国有中国核工业集团表示，其首个聚变发电项目有望在2050年前开始商业运营。

法国南部的国际热核实验反应堆（ITER）项目是由包括美国、中国、欧盟成员国和俄罗斯在内的30多个国家联合建设，旨在建设世界上最大的聚变实验。其目标是证明聚变作为大规模且无碳能源的可行性。

这台庞大的示范机自2010年起施工，期间经历了多次延误和成本挫折。最终法案可能至少达到250亿美元，ITER项目的幕后人员表示该项目要到2039年才会全面投入运营。

ITER以及许多领先的聚变公司正在使用所谓的托卡马克，这种设计可追溯到苏联时期。激光和强力电磁铁围绕一个超冷的甜甜圈形腔体排列，以固定过热等离子体。

主要的聚变技术有哪些？

两大主要竞争技术已经出现，尽管一些初创公司正在采用这两种方法的混合方式。

磁约束是最常见的方法。燃料被加热到数亿度，直到变成等离子体，等离子体被强大的磁体包裹，以维持聚变反应。理论上，如果等离子体能保持稳态，它可以产生能量数十年。大多数研究使用托卡马克或一种称为恒星器的扭曲变体。

基于磁约束的项目尚未展示净能量增益，开发能够承受超高温和原子粒子轰击的材料也面临挑战。

主要的替代技术是惯性约束，劳伦斯利弗莫尔曾采用此方法实现点火里程碑。充满氢气的颗粒会被高强度激光束照射，将氢同位素融合成氦。

采用这种方法的商业电厂需要反复且极快地重复这一过程，以产生足够的电力为电网供电。氢颗粒制造成本高且耗时。一些公司正在探索使用替代燃料替代氘（海水中广泛存在）和氚（更稀缺且具有放射性）。例如，TAE正在开发一种使用氢硼的系统，这种氢硼相对容易获得且不具放射性。