核聚变真的要来了吗？三家美国公司说 2030 年就能商用，可能抢在 SMR 之前

早在上世纪，就有爱开玩笑的人说：商用核聚变永远都是 “50 年以后” 的事。可如今，能源咨询公司伍德麦肯兹，已经开始讨论核聚变的发展进程，仿佛它已经近在眼前。这是个巨大的观点转变 —— 就在不久前，专家们还认为，核聚变商用至少还要 15 年。

事实上，全球最知名的国际核聚变项目，法国的国际热核聚变实验堆（ITER），原定的反应堆投用时间也是 2040 年代初（也就是 15 年后）。但伍德麦肯兹报告里提到的三家核聚变开发公司，却承诺要在 5 年内，造出可商用的核聚变反应堆（或者原型机）—— 也就是 2031 或 2032 年。这意味着，他们会和第一代新型小型模块化反应堆（SMR）正面交锋。

但这些企业真正想说的，其实是：他们已经解决了核聚变绝大多数的核心难题，现在准备开始向公众融资了。我们来捋一捋：核聚变的核心工程难题，根源在于它的反应温度要达到 1 亿摄氏度 —— 差不多是太阳核心温度的 10 倍。

第一 输入能量极大。比如 ITER 的托卡马克反应堆，估计就需要 100 兆瓦的电力来驱动系统，这也是为什么大家会关心净能量增益：换句话说，这个反应堆产出的能量，能不能比消耗的更多？这是任何商用技术的最低要求。

第二，维持稳定的等离子体约束太难了。把气体加热到 1 亿摄氏度，还要稳住它，哪有那么容易。反应堆里的等离子体，是过热的氘氚气体，它们的原子核碰撞释放出巨大能量。可一旦等离子体突然冷却（比如碰到托卡马克的壁），链式反应就会中断，目前反应堆的稳定运行时间，还只能用秒来计算。

第三，要开发能扛住辐射的反应堆材料。持续的强中子辐射会让材料脆化，这一点，传统核反应堆也面临同样的问题。

而氚（H3）的供给，更是不能想当然。氚在地球上天然存在的极少，一般只能作为核反应的副产品，在少数几个工厂生产，其中不少工厂还计划关停。上世纪 90 年代，NASA 甚至考虑过到月球上去采氚（月球上储量充足），给月球的核聚变电站当燃料，不过这事最后没成。不过最近，一家澳大利亚勘探公司宣布发现了天然氚矿，这意味着供给可能没之前想的那么紧张。至于氘（H2），储量就充足多了，可以直接从水里提取。

这个领域目前存在多条互相竞争的技术路线。在这一点上，核聚变领域和 SMR 领域高度相似：太多优质的技术构想，正在争夺规模有限的市场，以及市场里有限的风险投资意愿。

国际原子能机构（IAEA）最近发布的核聚变公报，对整个领域的技术布局做了完整总结：“公共与私营部门正在开发一大堆不同的技术路线，包括托卡马克、仿星器、激光惯性约束方案、磁惯性约束方案、磁镜装置、场反位形、箍缩装置，等等，不一而足。”

有三家美国公司，对自己的核聚变商用进度放了非常激进的话。

总部在波士顿、和 MIT 有深度合作的Commonwealth Fusion Systems，放了两个狠话：明年他们就要上线一个 “具备商用参考价值” 的核聚变电站，还要在 2030 年代初，在弗吉尼亚州切斯特菲尔德县，建成一个 400 兆瓦的电网级核聚变电站。他们做的是托卡马克路线。

从加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室出来的Inertia Enterprises，则宣称他们的发电成本，能和最便宜的化石能源发电竞争，而且 2030 年就要开工建设电网级的核聚变项目。如果他们说的成本是真的，那他们这套激光驱动的核聚变反应堆，绝对会在价格上把 SMR 打得毫无还手之力。顺带一提，Inertia 今年 2 月刚融了 4.5 亿美元。

最后是Helion，他们和微软是合作伙伴，宣称 2028 年就要部署核聚变电站。

对 SMR 行业来说，核聚变的这些消息，来的真不是时候。做大宗商品生意的，没人盼着来一个成本更低的竞争对手。

但这个领域里，还有四个变量，会决定核聚变的进度是快是慢：

第一，能不能拿到钱建这些新设施。美国联邦政府今年通过 ARPA-E 给核聚变行业批了 1.4 亿美元的拨款。

第二，这些新设施的最终成本、资本开支到底是多少？能不能按时、按预算建成？而且，第一代机组的成本不重要，后续规模化后的机组能不能便宜才重要。这就需要完善的供应链，还有长期的资本承诺。

第三，技术假设：到底哪个路线能商用？哪个路线最后能大规模铺开？

第四，核聚变反应堆的排放远低于传统核反应堆 —— 传统核反应堆会产生高放射性废料，需要复杂的长期储存方案，而核聚变只会排放无毒的氦气，当然，反应堆的部件本身还是会有强放射性。

如果上面说的这些企业的豪言，哪怕有一点点靠谱，那有一件事我们可以百分百确定：从今年开始，这个行业会需要巨额的新资本。