北京時間6月9日消息，格雷格·布里特爾斯博士說起自己手上正在進行中的項目時，眼中閃爍著激動之情。他說：“每個工程師都夢想著擁有一個技術上極具挑戰(zhàn)性的項目，它需要你開發(fā)出新的技術和方案，去解決難題，同時這也對世界尤其重要。”五年前，他剛結束自己在牛津大學的研究工作。之后，布里特爾斯博士加入托卡馬克能源（Tokamak Energy），這是一家計劃建造聚變反應堆的創(chuàng)業(yè)公司。

太陽和其他恒星之所以能夠發(fā)光發(fā)熱是因為它們內部的核聚變反應。如果我們可以在地球上利用聚變反應產生的能量，我們就可以使用少量的燃料，創(chuàng)造源源不斷的能量，還不會產生二氧化碳。這樣的好事，誰能不心動呢？

聚變的原理非常簡單，且易于理解。兩個氫原子，加上足夠的熱量和壓力，便可以融合在一起聚變成氦原子。在這個過程中，部分氫物質轉化為熱量，這個熱量可以用來發(fā)電。

但是，其中的挑戰(zhàn)就在于，在地球上啟動核聚變，你需要將氫同位素加熱到數億度的高溫，使它們獲得足夠的能量，分解成為等離子體。一直以來，控制高能等離子體是一個大麻煩。恒星可以依靠引力來控制等離子體，但是在地球上，最常見的辦法就是用強大的磁場來約束等離子體。

許多工程上的挑戰(zhàn)，歸根結底都是如何制造磁鐵。這樣的磁鐵，必須足夠強大，可以控制這個超高溫的高速旋轉物質，同時又不會消耗太多能量，也就是說反應堆消耗的能量不能超過其本身產生的能量。

強大磁場將等離子體困在反應堆內部

今年晚些時候，聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司（CFS， Commonwealth Fusion Systems）的鮑勃·穆加德博士和他的團隊將測試一種突破性的磁鐵。據他們所說，這項新技術可以幫助我們前進一大步。

這塊D形的磁鐵重約10噸，非常碩大，一個成年人可以從磁鐵中間穿過。D形磁鐵內部纏繞著大約總計300公里長的特殊電磁帶。

十分特殊的電磁帶本身也是一項工程壯舉，開發(fā)過程歷經數十年。薄薄一層超導稀土鋇銅氧化物分布在金屬帶上。冷卻后，電磁帶束具有超高導電性，差不多有40000安培電流流過，足夠滿足一個小鎮(zhèn)的用電量。

但是，在核聚變領域，當人們說冷卻時，其實指的是將電磁帶冷卻到零下253攝氏度。在日常生活中，零下253攝氏度著實難以想象，但是在超導材料領域，這個溫度其實算得上比較溫暖。

CFS的創(chuàng)始人穆加德博士說：“這意味著我們需要一臺差不多房子大小的冰箱。”

穆加德博士

CFS正計劃建造一個反應堆，內部將以環(huán)形排列方式放置18塊D形磁鐵——也就是所謂的托卡馬克裝置。同時，CFS最近已經選擇在馬薩諸塞州建造反應堆。

穆加德博士說：“有些小型公司和國家實驗室已經有桌面大小、研發(fā)規(guī)模的磁鐵，但我們是第一個真正將這種磁鐵放大的公司。我們的磁鐵大小，是建造核聚變機器真正所需的。”

CFS的磁鐵內部纏繞著大約300公里的超導電磁帶

磁鐵技術的飛躍對于英國的托克馬克能源公司的核聚變項目也至關重要。

過去五年來，布里特爾斯博士一直在開發(fā)磁鐵技術，目前正在打造一個可以讓一系列強大磁鐵共同作用的演示系統(tǒng)。

他解釋說：“這個系統(tǒng)由許多許多線圈組成，線圈可以產生相互作用的力，互相拉扯，達到平衡。我們需要對這個狀態(tài)加以控制，否則所有這些力會失去平衡。”

托卡馬克能源正在研究如何巧妙地將超導帶繞成線圈

這種磁場可以產生驚人的力量。布里特爾斯博士表示，他的磁鐵在全功率運行下產生的力，將是地球上最深的海溝底部壓力的兩倍。

磁鐵準備好之后，它們會被放入一個球形托卡馬克——蘋果狀的聚變反應堆。研究表明，相比于CFS和其他機構使用的甜甜圈式托卡馬克，蘋果狀的托卡馬克每單位消耗的能量可以產生更多能量。

托卡馬克能源的創(chuàng)始人之一大衛(wèi)·金漢姆博士說：“真正的挑戰(zhàn)是商業(yè)聚變。商業(yè)聚變也是我們的目標。我們選擇球形托卡馬克正是看中了該設計蘊含的長期商業(yè)優(yōu)勢。”

他說：“我們相信，到本世紀的三十年代初，我們可以在核聚變試驗裝置內部署我們的技術。這將是一場全球競賽。美國也有不少很有前景的私人公司。他們將是我們的競爭對手。”

但是，人們總說核聚變反應堆有望真正實現(xiàn)，已經說了好幾十年（也一直沒有實現(xiàn)）。

在法國南部，多個國家正在聯(lián)合建造一座巨型核聚變反應堆“ITER”，是目前所有核聚變項目中規(guī)模最大的一個。到目前為止，ITER的建造成本已經達到數十億英鎊，并且建造進程已經落后原計劃數年。

但是，托卡馬克能源和CFS這些公司帶來的更緊湊型設計激發(fā)了私人投資者們的興趣，他們相信這些項目有望成為可行的商業(yè)主張。

瓦爾·馮·利羅普博士的投資公司已經在核聚變技術上投資了數千萬美元

20年前，瓦爾·馮·利羅普博士成立了自己的風投公司Chrysalix。自2008年以來，他已經向加拿大一家公司General Fusion投資了數千萬美元。

利羅普博士說，一直以來，核聚變行業(yè)融資都十分困難，因為太多錢被砸進了ITER。但是現(xiàn)在，情況不一樣了。

“我看到有更多資金進入這個行業(yè)，更多興趣投向這里，人們也逐漸意識到，核聚變是一個非常龐大的平臺技術，而且也不是始終充滿不確定性。”

利羅普博士還指出，核聚變的潛在好處不可估量。全球電力市場每年的價值約為3萬億美元，而且有增無減。“如果這種核聚變技術能夠成功，它將有望開啟一個前所未有的最大規(guī)模行業(yè)轉型。”

回到工作上。布里特爾斯博士承認，未來還有很多工程工作要做，但他充滿信心：“我們正在努力解決各種可能隨時讓我們失敗的難題。但是從我們目前的情況來看，沒有什么困難可以真正阻擋我們前進。”（勻琳）