华岭资本刘涛：蛰伏医疗健康领域六年，扎根生物医药园区，早期风险投资的deal -maker
06-18
总部位于洛杉矶的能源公司Tri-alpha Energy去年8月宣布，他们已经建造了超高温A装置氢等离子体可稳定存在5毫秒。
虽然这个时间看起来很短，但这意味着目前核聚变领域的研究方向确实是可行的。
近期，他们在可控核聚变领域取得新进展。
据悉，Tri-alpha Energy近期获得5亿美元投资。
他们正集中精力拆除实验室里的一些设备，然后建造一套新的。
装置更大，并计划年内建成可实现实用可控核聚变的原型反应堆。
这些是实验室现有的设备，很快就会被更大的机器取代。
图片来源，技术综述。
人类已经掌握了相当成熟的可控核裂变发电技术，但可控核聚变技术仍处于发展过程中。
艰难的研究。
虽然核裂变技术已经成熟，但其缺点也比较明显：例如，核废料如果处理不当会相当危险，而且所需的燃料在自然界中相当稀缺且不可再生。
核聚变的优点是燃料重水可以直接从海水中提取，储量几乎无限，而核废料的半衰期极短，几乎不会造成污染。
与核裂变发电相比，核聚变发电是解决能源危机更为彻底的途径。
然而，以目前的技术手段，核聚变面临着一个几乎不可能的困难：反应需要数亿度的高温才能进行。
目前，人类还没有找到任何可以承受如此高温的材料。
如何将环境温度加热到1亿度以上也是一个大问题。
人类迄今为止唯一实现的核聚变反应是不可控的——氢弹爆炸。
氢弹爆炸时将温度加热到足够水平的方法是利用原子弹核爆炸产生的高温。
换句话说，氢弹就是用原子弹作为引信。
然而，这样的聚变过程显然不能用来发电。
只有找到一种方法可以随时控制反应的开始、结束和速度，才能用于和平目的。
如前所述，核聚变面临的问题主要有两类，都与高温有关：如何将反应所需的原材料加热到如此高的温度？当反应物质被加热到如此高的温度时，如何才能安全地容纳它呢？目前，科学界普遍认可的解决这两个问题的方法是：利用激光对反应物质进行加热，利用磁场来约束反应物质，使其不与容器表面接触，防止容器被烧毁。
激光加热效率更高，且不需要加热器与被加热物体直接接触。
目前，为了达到最高的加热效率，激光器被制成球形，发射器从被加热材料的各个方向同时开始加热。
目前，美国在这一领域的研究进展最快。
其“国家点火装置”正在试验将两束激光同时聚焦于一点进行加热的技术。
国家点火装置，图片来源，维基百科 一般认为，反应物质的约束应该留给磁场。
通过在环形加速器中产生磁场，参与反应的带电粒子会因电磁感应而被约束在管道中心，不会接触管壁，目前最常见的约束装置称为托卡马克装置，由前苏联库尔恰托夫研究所的科学家发明，如下图：图片来源，维基百科但Tri Alpha使用的原理不同。
它构建了一种名为“场反转配置（FRC）”的装置，它看起来像一个标准圆柱体，只是中间看起来像是插入了几根棍子。
Tri Alpha设计的反应堆原型示意图，图片来源，youtube。
根据Tri Alpha的设想，在反应过程中，需要反应的物质以极高的速度从两端发射到中心。
目前的设备中粒子碰撞产生的气体云会达到反应所需的高温，目前它们可以让反应物达到约1000万摄氏度的高温。
反应堆的理论模型。
粒子产生的气体云将在碰撞后立即消散。
图片来源，YouTube。
但如果不采取其他措施，气云很快就会消散。
那几根棍子看起来就像是粘在上面的棍子。
同样的事情也是为了解决这个问题而设置的。
它们发射出多股高能粒子流，Tri Alpha 表示，这可以有效延长气体云的稳定存在。
添加颗粒流的影响后，下表左侧的曲线是没有颗粒流时的维持时间，右侧较亮的曲线是有颗粒流时的维持时间。
图片来源，youtube。
最近，Tri Alpha正在不断调整入射粒子。
流动的角度和强度。
据他们称，气体云现在已经存在了很长一段时间。
足够开始下一个实验了。
于是在多年的低调之后，他们开始公布一些消息，并创建了一个官方网站。
调整后的维护时间（上图）（下图坐标轴亮线）大大增加。
图片来源，youtube。
如果可控核聚变真正实用的话，意味着人类再也不用担心能源问题了。
从目前的情况来看，想要解决日益紧迫的能源危机，几乎没有比可控核聚变更现实的解决方案了。
如果核聚变技术只掌握在少数国家手中，可能会导致一些技术寡头的诞生，从而可能会带来一些意想不到的问题。
然而，风险总是与机遇并存，我们不能因为噎着而放弃食物。
无论如何，率先发展可控核聚变的国家或国家集团将在解决自身能源危机的同时获得巨大的政治和经济优势。
这也是包括中国在内的几乎所有大国都在努力研发这项技术的原因之一。
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