后羿射日的传说还挂在嘴边,科学家就开始琢磨一件更大胆的事——把太阳搬到地球上来。
太阳每秒钟大约把6吨氢"烧"成氦,靠的就是核聚变。理论上,几克氘和氚混合反应,就能释放一万亿焦耳的能量,够一个发达国家居民用60年。氘还能直接从海水里提取,没有温室气体,废料半衰期最多1200年,处理起来比裂变核电站轻松得多。
这也是为什么从二战末期开始,美、苏、英就在抢着造"人造太阳"。1950年代,苏联人发明了托卡马克——一个像甜甜圈的真空装置,用磁场把上亿度的等离子体悬在半空,避免它碰到任何材料。

这是今天全球聚变研究的主流路线之一。七十多年过去了,聚变还被叫做"清洁能源的圣杯"。
一公斤燃料的能量是裂变的四倍,是烧煤的四百万倍。乐观估计,是一个万亿美元级的市场。
麻烦也只有一个——宇宙里正常运转的"聚变电厂",目前只有恒星。
要把这件事搞定,全世界都在赛跑。

最接近成功的瞬间发生在2022年的加州劳伦斯·利弗莫尔国家点火装置(NIF):192束世界上最强的激光,同时打在一个BB弹大小的燃料球上,短短几纳秒内,输出能量首次超过了输入。这是人类历史上第一次实现聚变点火。
可接下来这几年,节奏变了。中国追上来了,而且越追越快。卫星图像显示,从2024年开始,中国在快速建造一座全新的激光聚变设施。
主穹顶差不多有一个橄榄球场那么大,是美国NIF的两倍。聚变工业协会的安德鲁·霍兰德判断,这很可能是一个"裂变-聚变混合"装置——本质上模仿一颗氢弹的物理过程,再当成电厂来运行。

他直言,这种设计在美国根本过不了监管那一关,但在中国,"政府说要做,就能做"。而且不止一个项目。
耗资7亿美元、占地100英亩的CRAFT园区预计今年在中国东部完工;另一台国家投资的托卡马克BEST,目标是2027年建成。
霍兰德苦笑着说,美国早在特朗普第一任期就出过一份完整的聚变路线图,国会拨款没跟上,结果中国人照着图纸把东西盖了出来。

钱也是悬殊的,美国能源部的数据是,中国一年在聚变上花约15亿美元,美国联邦每年大约8亿。
2023年,中国一国的聚变投入,比其他所有国家加起来还多。人才更悬殊。
有报告显示,中国如今的聚变博士数量是美国的10倍,专利数量已是世界第一。讽刺的是,21世纪初美国国会砍预算的时候,美国大学的物理学生只能跑去中国的装置上做实验。

一位受访者回忆当年的想法:"我们去帮他们造,他们有设施,我们学完回来——看上去挺划算。"现在回头看,是个巨大的误判。
中国还把另一个习惯带进了这场比赛:把供应链锁死。从聚变机器内壁的特种材料,到高功率磁体,再到电容器和功率半导体——做法和它当年拿下光伏板、动力电池一模一样。
Helion的高管说得直白:"我们Polaris第七代系统的进度,完全被半导体的到货时间决定——还是从海外买回来再插上去的。"

那美国手里的牌呢?在私营部门。
聚变工业协会的40家私企里,25家扎在美国。从2021年5月协会成立到现在,全球私营聚变融资从12亿美元涨到80多亿,其中约60亿流进了美国公司。
霍兰德把宝压在它身上——它的SPARC装置计划在2027年前后用超导磁体实现输出是输入10倍、100兆瓦级的净增益,下一步是弗吉尼亚州那座叫ARC的400兆瓦电厂。

这些初创公司选的技术路线还各不相同:Zap Energy靠电流脉冲,贝佐斯投的General Fusion用蒸汽活塞,Helion干脆放弃托卡马克,让两团等离子体在圆筒里以每小时100多万英里的速度迎面对撞。一时间百家争鸣。
把时间往前倒一倒,1968年中国就开始研究托卡马克。2003年10月,中国建成世界上第一台非圆形截面的全超导托卡马克——东方超环(EAST),被国际同行称为"中国的人造太阳"。2009年首次物理放电实验成功,从那以后纪录一次次往上抬。
最近这两年,EAST跟法国的WEST反应堆来回刷新等离子体约束时长的世界纪录——虽然这跟净正能量还是两码事,但工程意义不小。上海的能量奇点告诉CNBC,它在开始设计自家托卡马克仅两年后,就成功产生了等离子体,速度上确实让外界吃了一惊。

但人造太阳到底难在哪?太阳是靠自身巨大质量产生的引力把核聚变压住的——内部往外推,引力往里拉,几十亿年就这么平衡着。
地球上没那个条件,托卡马克只能用磁场把等离子体悬空,超高温等离子体一靠近内壁就迅速消散,维持几秒钟都很难,更别说像太阳一样烧上亿年。
更尴尬的是,托卡马克里等离子体温度要拉到1.5亿到3亿摄氏度,比太阳核心的2700万度还高几倍——这反过来也提醒我们,关于太阳真实的核聚变机制,可能还有人类没搞清楚的秘密。
国际合作的那条路——35国搞的ITER——已经一起延期到2039年甚至更晚了,被美国的中小企业创业公司拖在了坐标。

但据说回来后,谁先点亮第一盏灯,并不等同于谁能获胜。一位演讲者讲得挺紧张:“中国不可能第一个实现。我真正担心第100台。我们要的是一整套成熟的产业,能反复迭代,源源不断地给AI数据中心、给全世界供电。”这话到了关键。
人工智能的电力缺口越张越大,亚马逊和谷歌已经在抢小型化裂变堆。
聚变是更远的那张牌,一旦打出来,就是另一个量级。

光伏和聚变专家联名提交了报告,要求联邦再砸100亿美元。否则,光伏和电池的裂变堆,可能需要在聚变上重演一次。
后羿射日是个传说,把太阳搬下来曾经也是。剩下的问题,是先把传说变成发电厂。
参考文献
CNBC纪录片:《随着人工智能能力的激增,中国如何才能在核聚变领域击败美国》
