近日，中國首家直線型可控核聚變企業(yè)瀚海聚能宣布完成數(shù)千萬元天使輪融資，由華映資本領(lǐng)投，厚實(shí)基金與奇績創(chuàng)壇跟投。本輪融資資金主要用于組建核聚變團(tuán)隊(duì)、完成第一代裝置設(shè)計(jì)等工作。此前，瀚海聚能還曾獲得輕舟資本的種子輪投資。瀚海聚能(成都)科技有限公司成立于2022年12月30日，公司聚焦于具有低成本商業(yè)發(fā)電優(yōu)勢的場反位形裝置(FRC)及其配套的等離子體源與診斷平臺研發(fā)，為未來商業(yè)聚變發(fā)電堆提供高性價(jià)比、高可靠性的核心組件和整體解決方案。

01 AI高算力時代，電力需求大爆發(fā)

能源，是人類的永恒話題，從鉆木取火、水車風(fēng)車、挖煤燒炭到蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、火車、汽車，再到飛機(jī)、火箭，都離不開能源的驅(qū)動。從煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源到太陽能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮堋⒑四艿刃履茉矗茉蠢玫男问皆絹碓截S富多樣，也越來越高效環(huán)保。20世紀(jì)50年代，為追求更高的能量效率和更環(huán)保的能源方式，人們開始研究可控核聚變。

但由于技術(shù)、資金等門檻較高，很長一段時間內(nèi)，可控核聚變大都由國家投資引導(dǎo)發(fā)展，民營企業(yè)與社會資本參與較少。其中最具代表性的是于2006年開始建造的國際熱核聚變裝置ITER項(xiàng)目，其集合了中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國等主要科技強(qiáng)國，原計(jì)劃建造成本與時間分別為50億美元與十年，但目前該項(xiàng)目的投資總額已超過200億歐元，且依然看不到投入的上限。

國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)

直至近年來隨著需求的增長以及技術(shù)的提升，可控核聚變已經(jīng)從基礎(chǔ)科學(xué)階段邁入了工程化階段。

從需求層面來說，伴隨著AI迅猛發(fā)展，社會需要更高效的能源。根據(jù)Digital Information World發(fā)布的最新報(bào)告，數(shù)據(jù)中心為訓(xùn)練AI模型產(chǎn)生的能耗是常規(guī)云計(jì)算工作的三倍，OpenAI訓(xùn)練GPT-3耗電1.287 GWh，而維持ChatGPT的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行更是耗電巨大，每月的電費(fèi)成本接近200萬美元，其電力消耗相當(dāng)于27.5萬中國人的月均電力消耗。Sam Altman曾表示，“未來的兩種‘貨幣’將是算力和能源，而我們尚未充分認(rèn)識到AI對于能源的需求。”目前Sam Altman也已在該領(lǐng)域進(jìn)行了投資布局。

在技術(shù)層面，一方面，高溫超導(dǎo)材料近幾年取得了多項(xiàng)突破性進(jìn)展，其具備更強(qiáng)的磁場，這使得主流技術(shù)路線托卡馬克的裝置體積和成本大幅降低，緊湊型核聚變設(shè)備得到驗(yàn)證，美國商業(yè)公司CFS(Common-wealthFusionSystems)便是這一突破的締造者;另一方面，直線型裝置逐漸被一些研究團(tuán)隊(duì)和商業(yè)公司驗(yàn)證，美國Tri Alpha Energy(TAE)以及Sam Altman所投資的Helion Energy便是這個技術(shù)路線的代表。

雙重催化之下，可控核聚變領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)公司數(shù)量迅速增加。根據(jù)美國聚變工業(yè)協(xié)會(FIA)發(fā)布的《2024年聚變能產(chǎn)業(yè)報(bào)告》，全球聚變能公司數(shù)量持續(xù)增加，2024年新增3家公司，總數(shù)量達(dá)到45家，累計(jì)融資71億美元，其中4.26億美元來自政府等公共資金。

02 對標(biāo)Helion Energy

系中國首家直線型可控核聚變公司

當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)更快、規(guī)模更小、成本更低的商業(yè)化路線是幾乎所有可控核聚變公司的追求。

目前國內(nèi)已有數(shù)家可控核聚變企業(yè)，因托卡馬克這一技術(shù)路線是目前研發(fā)歷史最悠久、最成熟、國際合作最深的方案，故而大部分企業(yè)均選擇了托卡馬克類技術(shù)路線展開，包括緊湊型托卡馬克、球形托卡馬克、對碰融合球形托卡馬克。

“托卡馬克裝置肯定可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電的目標(biāo)，但是大家顯然都低估了托卡馬克商業(yè)化的挑戰(zhàn)，高昂的建設(shè)成本，導(dǎo)致短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)上的閉環(huán)。”在瀚海聚能CEO項(xiàng)江看來，且不論ITER項(xiàng)目這樣大型托卡馬克需要龐大的資金支持，即便是小型化的托卡馬克所需投入也并非小數(shù)目，從CFS的融資數(shù)目可見一斑。

CFS公司全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置Sparc

反觀直線型裝置，不僅具有磁場約束等離子體的優(yōu)點(diǎn)，而且建造簡單方便，替換容易，且造價(jià)低。同時，還可能實(shí)現(xiàn)通過等離子體動能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式，能夠顯著提高能源轉(zhuǎn)換效率。TAE從創(chuàng)立至今的26年間，僅用12億美元的投資，就迭代了5代裝置，目前其正在建設(shè)第6代裝置;Helion Energy在2013成立，快速迭代到了第7代，如此快的迭代速度，能更快速解決工程化問題，從而更快推進(jìn)商業(yè)化發(fā)電，借此，Helion Energy提出了2028年為微軟供電50兆瓦，未來度電成本將逐漸降低至1千瓦時一美分。

對標(biāo)Helion Energy，瀚海聚能專注于低成本快速迭代，是國內(nèi)首家直線型可控核聚變公司。

瀚海聚能使用的是創(chuàng)新性高密度場反位形裝置，是較簡單的磁約束系統(tǒng)，內(nèi)部等離子體產(chǎn)生的電流會形成與外部磁場反向的磁場，這使得等離子整體形成一個封閉的磁場結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對等離子體的約束。

技術(shù)的創(chuàng)新離不開行業(yè)頂尖的團(tuán)隊(duì)，瀚海團(tuán)隊(duì)具備資深的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。項(xiàng)江曾于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等離子體專業(yè)十年本碩博連讀，參與托卡馬克技術(shù)路線的相關(guān)工作，曾任職中國工程物理研究院北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所，先后參與激光慣性約束聚變多項(xiàng)國家級重大專項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和理論研究工作，具有二十余年可控核聚變各主流技術(shù)方向的研究、工作經(jīng)驗(yàn);首席科學(xué)顧問是國際知名的磁約束可控核聚變工程領(lǐng)域的頂尖專家;等離子體物理科學(xué)家是我國知名可控核聚變科學(xué)家，曾主持國家重大、科技部973以及國家自然科學(xué)基金等多個項(xiàng)目或課題，獲軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎項(xiàng)，發(fā)表論文100余篇。

03 長遠(yuǎn)聚焦聚變終極能源

中短期實(shí)現(xiàn)中子源產(chǎn)品應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電的目標(biāo)，瀚海聚能規(guī)劃了“分步走”的發(fā)展戰(zhàn)略、采用“沿途下蛋”的機(jī)制：至2025年初，研發(fā)建設(shè)第一代中子源工程樣機(jī)，成功點(diǎn)亮等離子體，并啟動加速器中子源BNCT輻射治療腫瘤的市場應(yīng)用;至2025年底，對裝置進(jìn)行升級優(yōu)化，形成第一代核聚中子源裝置，在醫(yī)用同位素生產(chǎn)、中子成像，以及核廢料中子照射嬗變處理等方面形成商業(yè)落地;2026年-2030年，通過裝置快速的多次迭代，在2030年底前與核電業(yè)主合作，建設(shè)聚變示范電站，完成50MW量級的能量輸出，實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電;2030年代前期，研發(fā)100MW以上、度電成本極大優(yōu)勢的商業(yè)化核聚變裝置，實(shí)現(xiàn)聚變電站的產(chǎn)業(yè)化。

以放射性治療中的硼中子俘獲療法(BNCT)和醫(yī)用同位素供應(yīng)這兩個百-千億級應(yīng)用市場為例。

硼中子俘獲治療(boron neutron capture therapy, BNCT)是一種細(xì)胞尺度內(nèi)誘導(dǎo)的精確二元放療方法。BNCT治療腫瘤首先對患者注射硼遞送劑，使之聚集于腫瘤部位，然后利用熱中子束對腫瘤部位進(jìn)行照射，通過熱中子與腫瘤內(nèi)的10B發(fā)生核裂變反應(yīng)產(chǎn)生具有高傳能線密度(linear energy transfer, LET)的α粒子和反沖7Li核選擇性殺死腫瘤細(xì)胞。硼遞送劑本身毒性小、無放射性;熱中子的能量較低，且治療通常僅需1-2次中子照射，盡量避免了放射線的損傷。目前，BNCT已成功應(yīng)用于治療復(fù)發(fā)性腦膠質(zhì)瘤、頭頸部復(fù)發(fā)性腫瘤和惡性黑色素瘤，對于其他常見腫瘤如肝癌、肺癌、前列腺癌也做了臨床試治，同樣具有不錯的治療效果。

今年3月，廈門弘愛醫(yī)院BNCT腫瘤中心就與美國核聚變公司TAE建立了合作。TAE為弘愛醫(yī)院提供中子源產(chǎn)品用于癌癥治療，目前雙方的合作已獲得人類臨床實(shí)驗(yàn)許可，即將取得三類醫(yī)療器械注冊證;今年7月底，南方醫(yī)科大學(xué)第十附屬醫(yī)院(東莞市人民醫(yī)院)BNCT研究中心動工，12層大樓設(shè)置約300張研究病床，后續(xù)可進(jìn)行腫瘤治療、生物醫(yī)藥等方面的技術(shù)研發(fā)。

TAE公司第五代核聚變裝置“諾曼(Norman)”

醫(yī)用同位素在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中扮演著關(guān)鍵角色，廣泛應(yīng)用于診斷、治療和研究，持續(xù)推動著醫(yī)學(xué)影像和放射治療的進(jìn)步與創(chuàng)新。近年來醫(yī)用同位素全球供應(yīng)依賴于加拿大、荷蘭、比利時、法國、南非、澳大利亞等國家和地區(qū)的少數(shù)幾個醫(yī)用研究堆，多數(shù)已超期服役，且面臨維護(hù)成本高、廢物難解、安全風(fēng)險(xiǎn)等一系列問題。由此可見，建設(shè)新型醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆，在緩解國內(nèi)供需緊張的同時，還將為“搶灘”國際市場創(chuàng)造有利條件。而核聚變反應(yīng)堆能夠生產(chǎn)多種放射性核素，可以實(shí)現(xiàn)部分國產(chǎn)替代。

對于本輪融資，項(xiàng)江表示：“感謝投資人對我們的信任和支持，此輪融資是我們加快實(shí)現(xiàn)可控核聚變商業(yè)化的第一步，同時也是最關(guān)鍵一步。我們將引進(jìn)國內(nèi)外行業(yè)專家、研發(fā)和工程人才，打造具有全球競爭力的核聚變初期團(tuán)隊(duì)。同時完成先進(jìn)場反位型裝置的物理設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、研發(fā)場地選址等工作。為明年建成國內(nèi)第一臺場反位型裝置打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。”

華映資本管理合伙人章高男表示：“可控核聚變作為國家能源安全的重要戰(zhàn)略布局，其前沿技術(shù)的研究與開發(fā)一直深受重視，政策端更是不斷引導(dǎo)民間資本積極參與到核聚變領(lǐng)域。直線形裝置技術(shù)通過形成場反位形或磁鏡的方式來約束等離子體，可實(shí)現(xiàn)更低的建設(shè)成本、更快的開發(fā)迭代、更低的維護(hù)難度、更高的能量輸出密度和更靈活的應(yīng)用場景。瀚海團(tuán)隊(duì)產(chǎn)業(yè)資源、技術(shù)積累和商業(yè)化能力并舉，與多家高校和科研機(jī)構(gòu)有堅(jiān)實(shí)合作基礎(chǔ)。在研發(fā)直線型聚變裝置的基礎(chǔ)上，推進(jìn)硼中子俘獲治療設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化。華映堅(jiān)定看好中國可控核聚變領(lǐng)域的發(fā)展，愿長期陪伴瀚海不斷突破，篤定前行。”