隨著氣候變化的影響越來越明顯，核聚變——一種幾乎無限量的無碳能源——前景正受到新一波的關注。該領域已經吸引了近50億美元的資金，最近市場對它的興趣已經超出了預期。

1、聚變研究

聚變商業化的最新消息來自初創公司Focus Energy，該公司由物理學教授托德·迪特米爾(Todd Ditmire)和馬克斯·羅斯(Markus Roth)創立，這兩位是超高功率激光器方面的專家。

這家初創公司去年夏天成立，擁有一批經驗豐富的科學家，包括普拉夫·帕特爾(Prav Patel)，他在勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室工作了23年。

如今，這家初創公司已經從風險投資公司原動機實驗室(Prime Movers Lab)獲得了1500萬美元的早期啟動資金，另外還有馬克·洛爾(Marc Lore)(他分別將電子商務公司Dippers.com和Jet.com出售給亞馬遜和沃爾瑪)、技術投資人托尼·弗洛倫斯(Tony Florence)和前洋基棒球手亞歷克斯·羅德里格斯(Alex Rodriguez)。

核聚變原理

與核裂變(為當今世界上所有的商業核反應堆提供動力)不同，聚變不會產生持久的核廢料。

但聚變需要在極高的溫度下進行持續反應，盡管經過幾十年的努力，但還沒有人知道如何將其轉化為商業上可行的能源。

在將聚變商業化的競賽中，有兩大路徑：磁約束聚變(使用超強磁體和一種稱為托卡馬克的圓形裝置)和慣性約束能量(通常使用激光)。

原動機實驗室已投資聯邦聚變系統公司(Commonwealth Fusion Systems)，這家總部位于波士頓的聚變公司是麻省理工學院的分支機構，經驗豐富，是磁約束聚變方面的最佳公司。

合作伙伴卡莉·安德森(Carly Anderson)表示，Focused Energy是其“突破”激光驅動方法的首選。

即使如此，這種與太陽動力相同的能源研究，還需要大量的努力。

核聚變顧問馬修·莫伊尼漢(Matthew Moynihan)在接受CNBC采訪時說：“Focused Energy正在利用政府70多年來對聚變研究的經驗。他們有一個可信的團隊和一個良好的計劃，但他們也面臨著艱巨的挑戰。”

2、超強激光

迪特米爾在利弗莫爾國家實驗室工作了三年，在那里，他研發了第一臺超強大的千萬瓦激光器，并結識了羅斯。

2000年，迪特米爾加入了德克薩斯大學，他制造了德克薩斯佩特激光器，這種力量很難概念化。

迪特米爾在6月份的一次對話中解釋說：“美國電網產生約5萬億瓦的電力，也就是0.5太瓦。一皮瓦相當于1000萬億瓦。因此，一皮瓦激光器的功率相當于美國電網輸出功率的200倍。”

他繼續說道：“如果把落在德克薩斯州的所有太陽光的瓦數都算進去，大約是140太瓦。所以我總是說，皮瓦比德克薩斯州的太陽還要亮。”

2010年，迪特米爾在奧斯汀成立了一家名為“國家能源”的公司，設計和制造他自己研究所需的高功率激光器。

迪特米爾告訴CNBC：“事實證明，在2010年，你唯一能得到定制功率激光器的地方是法國。”

在公司的巔峰時期，擁有大約30名員工。

2014年，國家能源公司贏得了一份價值4000萬美元的合同，向捷克共和國交付一臺10兆瓦的激光系統，該公司正處于最后階段。

項目結束后，迪特米爾正在將國家能源的所有知識產權轉化為Focused Energy。

“我決定是時候去殺一條更大的龍了，”迪特米爾說，“還有什么比聚變能更大的龍呢?”

迪特米爾與Marvel Fusion(另一家致力于激光聚變商業化的初創公司)合作了六個月。羅斯還曾在Marvel Fusion工作過一段時間。

迪特米爾說，Marvel Fusion使用質子硼作為燃料源，這是一個“有趣的概念”，但他“真正的興趣”是研究激光聚變，使用氫同位素氘和氚制成的燃料。

3、聚變里程碑

美國利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置，這一套裝置最終目的是讓192臺激光裝置在十億分之一秒內同時發射并擊中鉛筆頭大小的燃料球。

所以羅斯和迪特米爾決定創辦自己的公司。

2009年，利弗莫爾國家實驗室完成了國家點火設施的建造，其中192束激光束指向一個中央室，產生了恒星、行星和爆炸核武器中心存在的各種溫度和壓力。

帕特爾預計，該團隊將在幾年內到達一個關鍵的聚變里程碑——點火。

帕特爾告訴CNBC：“我認為這會很快。那幾乎是10年前的事了。然后我們花了10年的時間來點火。”

該實驗室最終于2021年8月8日點火，這意味著它產生了1.3兆焦耳的能量。該實驗室慣性約束聚變項目的首席科學家奧馬爾·A·哈里坎(Omar A.Hurricane)當時告訴CNBC，這是聚變行業的“萊特兄弟時刻”。

這一確認對于新興行業的投資者來說是重要的一步。

安德森在接受CNBC采訪時說：“NIF的成功，消除了Focused Energy公司方法的一個主要風險因素。為了集中能量實現經濟高效的聚變，團隊需要開發廉價的激光器和廉價的聚變燃料。這些都是工程上的挑戰。重大的科學風險(解決從零開始產生燃燒等離子體的機器所需的等離子體物理挑戰)已經消除。”

在這一里程碑式的成就之后，帕特爾愿意接受羅斯和迪特米爾加入他們的提議——他之前拒絕了這一提議。

Focused Energy公司將使用迪特米爾一直在制造的激光器和帕特爾在利弗莫爾國家實驗室工作了幾十年的激光器。

帕特爾說：“我們有傳統的長脈沖激光器，比如在NIF，用來壓縮這種燃料。然后我們有托德所說的幾瓦激光，用來產生這種強質子束。”

目標是用火花點燃燃料。帕特爾說，理想情況下，這種燃料會繼續自行燃燒，即所謂的“傳播燃燒”，以熔化剩余的燃料。

“這是一個方案，使用比NIF小兩到三倍的激光器，可能獲得30倍的能量。”

在壓縮機真空容器內，這是托德·迪特米爾建造的德州皮瓦激光器的核心部件。這是世界上最大的兩個衍射光柵，用于傳播激光脈沖。

根據迪特米爾的說法，與磁約束聚變相比，使用激光點火聚變的優點之一是它只使用少量的氚(一種中等放射性同位素)。

4、聚變投資

該公司正處于非常早期的階段，未來面臨重大挑戰。

莫伊尼漢告訴CNBC：“他們需要能夠廉價、可靠地制造聚變燃料的小顆粒，并將其放置在一個室內進行壓縮。一旦聚變，他們必須將產生的聚變能量轉化為安全、經濟和可靠的電能。所有這些都需要在NRC(核管理委員會)編寫的聚變法律框架內完成，這些規則仍在不斷發展。”

Focused Energy的目標是到2030年用點火設施證明其聚變過程，這將花費30億美元。

迄今為止籌集的1500萬美元

將用于德克薩斯大學奧斯汀分校的激光系統，并在德國達姆施塔特建立實驗設施。

迪特米爾說，21世紀30年代的示范發電廠“并非不可想象。這還不算太晚。它可能來得正是時候。我們可能沒有時間磨蹭了。”

一個商業聚變設施將花費Focused Energy大約50億美元。

但現在資金正在聚變中流動。迪特米爾花了四年時間往返于華盛頓特區，在國會游說，才獲得1500萬美元來建造德克薩斯州的千兆瓦激光器。

“這花了我四年的時間。你知道，我們籌集了1500萬美元，”Focused Energy的迪特米爾說，“投資者的興趣令人震驚。”

聚變產業取決于投資者對能源“圣杯”的持續興趣。

“我們站在巨人的肩膀上，”迪特米爾說，“但時代在變，這意味著科學進步的速度必須加快，而這將發生在私營部門。”

對于迪特米爾來說，對于個人也意義重大，他告訴CNBC：“在我職業生涯結束之前實現這一點，將是我職業生涯的完美謝幕。”