很快将演示核聚变突破？奥尔特曼又画大饼

近日，人工智能公司OpenAI CEO奥尔特曼（Sam Altman）在接受彭博社采访时表示，他投资的核聚变公司Helion energy（太阳神能源）有望“很快”演示“能量净增益”，即产出能量高于引发核聚变反应所使用能量，这意味着Helion或将成为首家实现这一里程碑的民间企业。

但奥尔特曼也强调，从技术演示到实际应用，还需要解决建立工厂、获得监管批准等一系列问题，这可能需要几年时间。

Helion的第六代原型机“特伦塔”（Trenta）。Helion

不过，Helion此前对外宣传的的“能量净增益”预定目标，是指第七代原型机“北极星”（Polaris）将于2024年底建造完成并成功少量发电，而目前显然已“翻车”。事实上，早在去年7月，彭博社就曾长文质疑过Helion的实力，指其对外“讲故事”融资，却不见研究成果公布。

实现“能量净增益”极其困难，且成本高昂

核聚变是太阳和恒星的能量来源。在这些星体核心的巨大热量和重力下，氢原子核相互碰撞，聚合成更重的氦原子，并在此过程中释放出大量能量。因核聚变不会产生放射性废物，可控核聚变技术有望为人类提供近乎无限的清洁能源，帮助人类摆脱对化石燃料的依赖。然而在地球上想要引发核聚变需要稳定维持1亿℃，没有任何容器能抗住如此高温，因此主流可控核聚变方法包括以托卡马克为代表的磁约束聚变（MCF）、激光点火为代表的惯性约束聚变（ICF）和两者相结合的磁惯性聚变（MIF）。

其中，美国加利福尼亚劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科研人员在激光惯性约束路线下，于2022年12月使用“国家点燃实验设施”（NIF）进行了历史上首次有“能量净增益”的可控核聚变实验。实验中，NIF向目标输入了2.05兆焦耳的能量，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，首次展示了惯性约束核聚变的最基本科学原理。2023年7月，LLNL科研人员再次成功实现了“能量净增益”，此次反应堆产生了约3.5兆焦耳的能量输出。

位于美国加利福尼亚LLNL实验室的“国家点燃实验设施”靶室。LLNL

NIF的点火虽然有效地证明核聚变科学是合理的，但离商业化却过于遥远。中国科学院院士贺贤土就指出，NIF激光器本身效率极低。实际上，电能变为激光的能量效率约为0.5%，LLNL只强调了输入能量，为了产生这输入的2.1兆焦耳光能，激光束运行却至少需要提供大约400兆焦耳的能量。此外，NIF激光输出一次只能点火一次，且持续时间仅为几十亿分之一秒，然后必须冷却几小时才能再次启动，而商业反应堆则需要每秒点火多次。

而在磁约束核聚变路线上，中国、欧盟正在不断取得突破。目前多国参与的国际热核聚变实验反应堆计划（ITER），还将建造最大、最复杂的托卡马克装置，这是仅次于国际空间站的第二大国际科学合作工程，缔约国包括欧盟、美国、俄罗斯、中国、日本、韩国、印度七个国家和地区，目标是验证核聚变能源的科学和工程可行性。

位于法国圣保罗-莱迪朗斯的国际热核聚变实验反应堆（ITER）的预组装大厅。新华社

但托卡马克的线圈只能从外束缚住等离子体，内部还需要引入电流，这可能会导致等离子体破裂撞到容器壁上释放巨大的能量，因此托卡马克的外壁结构造价会非常高昂。同时，托卡马克至今还未实现“能量净增益”，而研究发现装置越大磁场越强，则成功率越高，这些因素都是多国决定合力建造ITER的原因。

目前，随着美国2022年“能量净增益”突破的鼓舞，美国正在加大对核聚变研究的投入，多家私营企业也希望在聚变能源领域有所成就，其中就包括成立于2013年的Helion 。不过，他们都要面对承担聚变装置高额成本的问题。

Helion签对赌协议，宣称要在2028年实现商业发电

为了解决成本问题，Helion 使用将磁约束和惯性约束相结合的磁惯约束性聚变（MIF），其研发的场反热核聚变反应堆是一个没有线圈、直线型的杠铃形状等离子体加速器装置，通过强大磁场将气体混合物压缩加热至原子分裂的程度并在设备的两端形成等离子体。磁场驱动等离子体以161万 km/h 的速度相互撞击并进一步压缩，从而产生超过高温引发核聚变反应。

磁压缩场反位形聚变装置设计原理图。Helion

2021年，Helion凭借其第六代原型机“特伦塔”（Trenta）成为首个将等离子体加热到1亿℃的民间核聚变企业；2023年1月，Helion停止运行特伦塔，开始建造第七代原型机“北极星”，“北极星”将重点演示产生少量电力。

Helion声称，其发电技术类似于电车制动原理，可以将产生的电子直接进行回收，无需通过传统的蒸汽带动涡轮转化电能等步骤，从而大幅提高能量转化效率，其发电成本目标是每千瓦时仅需1美分。

2024年5月10日，Helion宣布与科技巨头微软签署对赌协议，微软同意从其公司首座核聚变发电站购买电力，为此Helion计划将在2024年实现净能量输出，2028年实现为微软供电50MW的目标。这个赌约也成功吸引更多潜在客户。4个月后，Helion又与北美最大的钢铁生产商和回收商纽柯（Nucor）宣布了一项协议，为后者开发一座500兆瓦的聚变发电厂。

外界质疑只会讲故事，却不见研究成果

值得注意的是，文章开头奥尔特曼关于“Helion将很快演示能量净增益”的说法，是在彭博社采访下的应询回应。几个月前，彭博社就曾发文质疑Helion只会对外界“讲故事”，却对工作进展一直“讳莫如深”。

彭博社文章提到，虽然亚马逊创始人贝索斯、微软创始人比尔·盖茨等人都大力支持核聚变产业发展，但与他们不同的是，奥尔特曼却将个人财富的非常大一部分押注在Helion这个初创公司上，去追逐这种如“圣杯”一样难以触摸但又接近无限的清洁能源。由于奥尔特曼的投资，Helion成为资金规模排第三的核聚变玩家，但是却一直没有拿出任何可以站住脚的实验结果。

当时，彭博社联系Helion的现任员工以及前员工们，他们都对公司的进展表示失望，并认为Helion不可能像对外宣传的那样在2024年10月完成“北极星”的建造，而随着时间进入2025年，这个说法已经得到证实。

来自美国威廉玛丽学院的等离子体物理学教授萨斯基亚·莫迪克，就对高调“讲故事”最后翻车的可能性表示担忧。“这将对整个聚变领域都造成负面影响”，她认为，Helion就不应该做出这种可能不会兑现的承诺。

同时，Helion还拒绝参加一系列同行会议。一名Helion前员工表示，Helion的管理层拒绝了一些同行活动的请求，也拒绝回应关于公司为何大肆宣扬其成就（比如将等离子体加热到1亿℃）但又不发表研究成果的各种提问。

Helion创始人之一的大卫·柯特利

对此，一些人将Helion 创始人大卫·柯特利（David Kirtley）描述为对保密的绝对狂热者，称他是担心自己的成果被掠夺，经常会在内部会议上散播关于商业间谍的观点。而Kirtley本人甚至在美国国会上影射中国同行，称中国正在制造一台机器，“看起来就像Helion 2014年发布的原型图”。

彭博社这篇文章还提到，奥尔特曼目前不遗余力地在X平台（原推特）、主流媒体、以及自己的博客上，吹捧Helion。他告诉外界，Helion的方案是他“迄今为止见过最有前途的聚变方法”。

另一方面，根据聚变行业协会（FIA）2024年7月17日发布《2024年全球聚变行业报告》，全球共有45家核聚变企业参与调研，累计融资规模达到71亿美元，较2023年增加9亿美元。其中有8家企业采用仿星器技术路线、7家采用激光惯性约束。此外，采用托卡马克、球形托卡马克、场反位形技术路线的商业公司均为3家。

在这35家受访回复的企业中，只有3家认为2030年之前可以实现把核聚变电力输送到电网；另外22家认为，这将在2030-2035年之间实现。

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