來源：CNBC
作者：Katie Tarasov
中國和美國正在競相打造首個可接入電網的大規模核聚變能源。經過數十年的美國領先地位，中國正在迅速迎頭趕上，投入的資金是美國的兩倍，且以創紀錄的速度推進項目。
核聚變常被譽為潔淨能源的“聖杯”，其每公斤燃料產生的能量是傳統核裂變的4倍，是燃煤發電的400萬倍，且不會產生溫室氣體或長期放射性廢料。根據 Ignition Research 的預測，如果一切順利，到2050年，核聚變將至少是一個萬億美元規模的市場。
但問題是：
**“目前宇宙中唯一能正常運行的核聚變電廠是恆星。”**麻省理工學院核科學與工程教授 Dennis Whyte 說道。
美國早在1952年就首次實現了大規模使用核聚變技術，進行氫彈試驗。此後的七十年間，全球科學家一直在努力將聚變反應應用於發電。
核聚變反應發生在氫原子在極高溫下融合時，形成一種被稱為等離子體的超高溫氣體。過程中釋放的質量理論上可以轉化為巨大能量，但等離子體極難控制。一種主流方法是使用強磁場將等離子體懸浮並控制在托卡馬克這種甜甜圈形狀的金屬裝置中；另一種方法則是使用高能激光聚焦在一顆芝麻大小的燃料球上，迅速壓縮並內爆。
美國就在2022年通過 Lawrence Livermore 國家點火設施（NIF）成功實現歷史性的首次聚變點火，並產生了淨正能量。
此後，美國聚變初創公司的私募投資激增至超過80億美元，而2021年僅為12億美元，根據聚變行業協會（FIA）數據，該協會的40家成員公司中，有25家來自美國。
與此同時，傳統核能（通過核裂變產生）也受到資金青睞，因為科技巨頭尋求滿足 AI 數據中心日益增加的電力需求。亞馬遜、谷歌和 Meta已簽署協議，承諾到2050年將全球核能產能提高三倍。
FIA CEO Andrew Holland 表示：“如果你關心 AI，關心能源領導地位……那你必須投資核聚變。如果美國不領先，中國就會領先。”
資金、規模與速度
雖然美國擁有最多在運行的核電站，但中國在新建項目上居於領先地位。
儘管中國比美國晚近四十年才開始建設首座核反應堆，但如今中國新建的裂變核電廠數量遠超其他國家。
中國在2000年代初加入全球30多國參與的**國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）**項目，正式進入聚變競賽，當時距美國開展聚變研究已約50年。不過，ITER 項目遭遇了嚴重延遲。
在國家層面，競爭激烈，但美國的私營部門仍保持領先。根據 FIA 數據，在全球80億美元私募聚變投資中，美國占了60億美元。
來自 MIT 的初創公司Commonwealth Fusion Systems籌集了近20億美元，背後投資者包括比爾·蓋茨、貝佐斯和谷歌。
總部位於華盛頓的Helion籌集了10億美元，投資者包括 OpenAI 的 Sam Altman，並與微軟達成協議，計劃2028年前將聚變電力接入電網。谷歌支持的TAE Technologies籌集了12億美元。
TAE CEO Michl Binderbauer 表示：“誰擁有幾乎無限的能源……將會影響一切。這如果落入錯誤的人手裡，是令人恐懼的。”
但在公共資金投入方面，中國大幅領先。
據美國能源部聚變能源科學辦公室稱，北京每年投入約15億美元，而過去幾年美國聯邦政府對聚變的年度撥款約為8億美元。
特朗普在任期間加大了對核能（包括聚變）的支持，這一趨勢在拜登任內得以延續。然而隨著特朗普的二次任期到來，面對大規模削減聯邦開支，未來資金走向仍不明朗。
今年2月，美國參議員和聚變專家聯合發布報告，呼籲提供100億美元聯邦資金，防止美國失去領先地位。
然而，美國或許已在反應堆規模上落後。通常來說，反應堆體積越大，越能有效加熱並約束等離子體，從而提高產生淨正能量的可能性。
Planet Labs 提供給 CNBC 的一組衛星圖片顯示，中國在2024年快速建設一個巨型激光聚變基地，其反應堆圓頂的體積約為美國 NIF 的兩倍。FIA 的 Holland 表示，該基地很可能是聚變-裂變混合型。
Holland 指出：“這種混合型相當於用電廠複製一顆炸彈。這在美國這樣對安全有嚴格監管的國家絕不可能被允許，但在中國這樣的體制下，政府說要做就做，不管旁邊居民怎麼想。”
中國現有的國家托卡馬克項目EAST近期打破了保持等離子體時間最長的紀錄，並與法國的 WEST 項目輪番刷新紀錄，雖然與產生淨正能量相比，這個里程碑並不那麼關鍵。
另一個中國重點聚變項目CRAFT預計今年完工。該項目位於中國東部，總投資約7億美元，佔地100英畝，還將包含一座新的托卡馬克反應堆BEST，計劃2027年完成。
Holland 表示，CRAFT 的設計與2020年美國數百位科學家提出的計劃極為相似。
“我們制定了這個計劃，但國會卻沒撥款去實施，而中國看完後就去建了。”他說。
美國聚變初創公司 Helion 告訴 CNBC，中國某些項目甚至在抄襲其專利設計。
Helion CEO David Kirtley 指出：“我們發現，中國的國家機構正投資於一些企業，專門仿製美國公司的設計。”
人才與材料
中國的聚變項目推進迅速，而美國仍主要集中於升級一些已有超過30年歷史的老舊設備。
TAE CEO Binderbauer 直言：“沒有人想去搞老古董，新項目才能吸引人才。美國正在發生‘人才流失’。”
2000年代初，美國國內聚變研究預算削減，迫使美國大學停止新機器建設，反而派研究人員去中國等國的機器上學習。
Commonwealth Fusion Systems CEO Bob Mumgaard 說道：“我們當時認為，去中國幫他們建設備，我們可以學到很多。但事實證明，這是個大錯誤。”
目前，中國擁有的聚變專利數量超過全球任何國家，且擁有的核聚變科學與工程博士數量是美國的10倍，根據《日經亞洲》報告。
Binderbauer 補充道：“西方的勞動力池是有限的，所有公司都在搶人才，這本身就是個制約。”
除了人才，聚變項目還需要大量材料，比如高功率磁體、特定金屬、電容器、功率半導體等。
Helion 的 Kirtley 表示，其最新原型機 Polaris 的研發時間表完全取決於半導體的可用性。
中國則正在努力掌控這些材料的供應鏈，類似於其主導太陽能和電動車電池市場的策略。
Kirtley 表示：“中國在先進材料研發上的投入是美國的十倍，這必須改變。”
中國上海的聚變公司能量奇點對 CNBC 表示，他們“無疑受益於中國高效的供應鏈”。今年6月，該公司宣布僅用兩年就完成托卡馬克設計並實現首次等離子體點火。
儘管如此，距離實現**商業化電網級