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听说,有些科技初创公司和核聚变反应干上了?

“在这一领域里的动作越来越多,也许就是时代的标志。”

一批创业企业有望带来一种全新的、近乎无限的能源,它不会产生任何一种科学家们担心会加剧全球变暖的气体。

唯一的问题是,人们还没有发明出控制核聚变(也就是产生太阳光的那种反应)这种能源的方法。

虽然投入了数十年的努力、花费了数十亿的研究经费,但政府科学家和大学研究者也还是没有达成这一成就。但是在风投资本和科技行业几位巨富的数亿美元支持下,几家刚刚成立的公司说,他们可以达成政府都没有达成的成就。

核聚变是目前得到风投资本支持的若干科学与能源领域之一。和许多其它的科学领域一样,与政府在该领域花费的资金相比,投资人注入这些核聚变创业企业的钱仍然只是九牛一毛。但是进展的迹象、包括一些超越了政府项目的研究成果,已经在科学家心中萌生了希望,希望这些公司能在他们的有生之年建立起一个核聚变反应堆。

虽然核聚变的历史遍布着沮丧和出师不利,但至少他们正在进行一场饶有自信的尝试。一些核聚变科学家表示,由于他们无法评估这些创业企业未经公开的科学发现,所以质疑这些公司成功的概率。

“核聚变的时代就是当下和未来,”布雷马能源创投(Braemar Energy Ventures)的管理合伙人威廉·D·勒斯(William D. Lese)说,这家风险投资公司拥有当下在核聚变领域领先的通用聚变(General Fusion)公司股份。“在这一领域里的动作越来越多,也许就是时代的标志。”

当两个原子被紧紧地挤压在一起、并最终融合的时候,就产生了核聚变,形成的这个单一的大原子就会释放巨大的能量。

这种现象在太阳中心自然而然地发生着,过大的引力能轻而易举地将氢原子和氦原子挤压到一起,喷涌而出的阳光直射地球。但是在地球上,要想让氢原子在足够高温和高密度的情况下进行受控制的核聚变反应——而不是像一颗热核弹那样引爆——却是一个挑战。

然而这种能源的优势有着巨大的吸引力。核聚变反应不会产生任何二氧化碳。反应元素的供给非常充沛,因为可以直接从水中提取。而与当下运用核裂变技术提取能量的核反应堆相比,核聚变发电站几乎没有放射性产物。

这种可能性吸引了亚马逊的创始人杰弗里·贝佐斯(Jeffrey P. Bezos)。他通过管理着自己的风投资本的贝佐斯探险计划(Bezos Expeditions),投资了位于英属哥伦比亚的创业公司通用聚变(General Fusion)。通过自己的风险投资公司 Vulcan Capital,微软的联合创始人之一保罗·艾伦(Paul Allen)也押注了另一家核聚变公司、位于距离洛杉矶以南一小时车程的加州富特希尔牧场的三阿尔发能源。

Paypal 联合创始人彼得·蒂尔(Peter Thiel)曾经悲叹过科技界的肤浅,说“我们被承诺会拥有能飞的汽车,可最后却只能打 140 个字(Twitter 有发一条消息 140 个字的限制,译注)”,而他自己则通过 Mithril Capital Management 投资了另一家核聚变创业公司——位于西雅图的氦核能源(Helion Energy)。

政府资金在 1970 年代推动了核聚变研究领域的飞速发展,但是拨付到这一领域的预算在接下来的 10 年里缩减了一半。联邦研究经费集中在了科学家本认为最有希望的原型上——一台叫做托卡马克(tokamak)的设备,它通过磁场来容纳并融合一个旋转的环形氢气云。

现在的这些创业公司正在努力试着把政府扔在路边的一些理念完善起来。

1990 年代中期,米希尔·本德鲍尔在加州大学尔湾分校取得博士学位,此后,他就一直无法争取到联邦政府的研究经费,去探寻另外一种美国政府仅是浅尝辄止的核聚变利用方式——将硼元素加入氢燃料中。这种混合物质的好处在于,它的反应中不会产生中子,而中子会像弹片一样让设备逐渐受损并变得具有放射性。

本德鲍尔和他的博士顾问诺尔曼·罗斯托克(Norman Rostoker)共同创立了三阿尔法能源公司,并最终从艾伦和洛克菲勒家族的风险投资公司那里获得了资金。

核聚变创业公司三阿尔法能源(Tri Alpha Energy)的米希尔·本德鲍尔(Michl Binderbauer)。图片来源:Emily Berl for The New York Times

“我们从根本上考虑了‘一个理想的反应堆长什么样?’这个问题,”本德鲍尔说,他现在是这家公司的首席技术官。罗斯托克已于去年离世

通用聚变公司尝试的则是另外一种方法,它利用活塞在氢气里产生震荡波,当被压缩到足够紧的时候,氢原子就会开始融合。通用聚变公司从私人投资者那里获得了 7400 万美元的投资,还从加拿大政府得到了 2000 万美元的支持。

和三阿尔法能源公司一样,它的反应堆理念中的动力装置要比一个有商业可行性的托卡马克小得多——可用的托卡马克会比很多露天体育场都大。通用聚变压缩氢气球体的理念,同样也借鉴了一个政府在几十年前中断的项目。公司在这种路径下的创新之处,是使用加农炮大小的活塞来为氢气加压。

核物理学领域有批评认为,这些创业公司不太可能在这些替代性方案上获得成功。

“他们只是在死胡同里兜兜转转,”爱德华·莫尔斯(Edward C. Morse)说,他是加州大学伯克利分校的一名核物理学家。“在核聚变领域,每隔二十年就会有旧点子再冒出来,就跟那个打地鼠的游戏一样。”

除此之外,私人基金根本无法匹敌那些最具雄心的政府核聚变能源项目——比如国际热核实验反应堆(ITER),它是一个体育场大小的托卡马克装置,由欧盟、美国以及其它五个国家共同建于法国境内,花费了 140 亿美元。美国政府大约为这个项目出资 9%。

而且美国能源部也为了避险,给予各种替代性核聚变项目投入了 3000 万美元的经费,其中包括获得了 400 万美元的氦核能源。

“在我们做所有选择的时候,它是初创企业还是其它什么机构其实都没关系,”艾瑞克·罗芬(Eric A. Rohlfing)说。他是高级能源机构研究计划局——也就是负责拨款的那个政府机构——的技术副主任。“我们关心的是他们的点子的质量。”

这些创业公司在回应批评的时候说,他们的能力比政府项目更强。

2007 年,当三阿尔法能源公司的外部顾问团队访问公司在建的实验室时,那里还在浇注混凝土。对于公司能在一年内开始实验的说法,一些顾问提出了质疑,而本德鲍尔说他们能如期开展实验。

但到了第二年,实验机器就建好了。“当我带着这些顾问们去那儿看实验机器的时候,他们的下巴都掉下来了,”本德鲍尔说。

“对于他们自称的建造速度,我确实记得我是感到很吃惊的,”曾经担任过三阿尔法能源公司顾问的斯坦福大学荣誉退休教授、诺贝尔奖获得者伯顿·里克特(Burton Richter)说。

核聚变创业公司三阿尔法能源(Tri Alpha Energy)的米希尔·本德鲍尔(Michl Binderbauer)。图片来源:Emily Berl for The New York Times在加州的三阿尔法能源公司里,C-2U 设备将一个氢气球体过度加热到了 1000 万摄氏度并使温度保持了 毫秒没有减损,写下了核聚变领域的里程碑。图片来源:Emily Berl for The New York Times

今年 6 月,三阿尔法能源公司实现了又一个里程碑式的成就:它的机器把一个氢气球过度加热到了 1000 万摄氏度,并将这个温度保持了 5 毫秒——这比政府项目用同一种方法实现的成就长很多。

“你可能会问‘5 毫秒吗?那算什么。’当然了,外行人看来那只不过是一眨眼的功夫,”本德鲍尔说。“但在我们这个领域,5 毫秒就是永恒的一半。”他的下一个目标,是把反应器的温度提高 10 倍。

其他核聚变的努力所设定的目标甚至还要更高一些。当去年洛克希德·马丁公司宣布它的核聚变计划时,它预计将在 5 年内打造出一个原型反应堆。

但历史告诉我们,前路多坎坷。比如说,美国政府另一个大型核聚变实验——也就是加州那家把 192 束巨型激光束射向一个装有氢气的容器、压缩并促使氢气发生核聚变的实验室——就没能在 2012 年成功完成实验,因为它的核聚变所产生的能量还不如点亮激光所用的能量多。

盛衰无常的过去并没有阻止住创业公司的脚步。

“我们发展得很快,”通用聚变公司负责战略的副总裁迈克尔·德拉格(Michael Delage)说。“两年能成功吗?三年、四年呢?可能会成功吧,到时候我会让你们知道的。”

翻译   is译社 刘昉

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