由 jpichiban Sun, 16 Mar 2025 13:00:01 GMT
在本文中，微软（MSFT）和谷歌（GOOGL）等公司备受关注。关注您喜爱的股票，创建免费账户，了解中美两国在核聚变能源领域的竞赛。经过数十年的美国领先地位，中国正通过加倍投入和以创纪录速度建设项目迎头赶上。
核聚变常被誉为清洁能源的圣杯，每公斤燃料产生的能量是传统核裂变的四倍，是燃煤的四百万倍，且不产生温室气体或长期放射性废物。根据Ignition Research的数据，如果一切按计划进行，到2050年，核聚变市场至少将达到1万亿美元。
然而，存在一个重大挑战。麻省理工学院核科学与工程教授丹尼斯·怀特指出：“目前宇宙中唯一运行的聚变发电厂是恒星。”美国在1952年通过氢弹试验首次大规模利用核聚变。此后七十年间，全球科学家一直在努力控制聚变反应以用于发电。
当氢原子达到足够高的温度时，它们会融合在一起，形成一种称为等离子体的超热气体，从而发生聚变反应。理论上，这一过程中损失的质量可以转化为巨大的能量，但等离子体难以控制。一种常见的方法是使用强大的磁体在托卡马克（一种金属环形装置）内悬浮并控制等离子体。另一种方法则是利用高能激光对准胡椒粒大小的燃料颗粒，迅速压缩并使其内爆。美国正是凭借这种方法在2022年于劳伦斯利弗莫尔国家点火装置（NIF）实现了历史性的首次聚变点火，产生了净正能量。
自那时起，美国聚变初创企业的私人投资从2021年的12亿美元激增至超过80亿美元，据聚变工业协会（FIA）统计。在FIA的40家成员公司中，有25家位于美国。随着大型科技公司寻求满足AI数据中心日益增长的电力需求，传统核能（基于裂变而非聚变）的投资也大幅增加。亚马逊、谷歌和Meta已签署承诺，帮助到2050年将全球核能产量增加三倍。FIA首席执行官安德鲁·霍兰德强调：“如果你关心AI，关心能源领导地位……你必须投资于聚变。如果美国不引领这一领域，中国将会。”
尽管美国拥有最多的活跃核电站，中国在新项目上独占鳌头。尽管中国在核裂变技术上比美国晚了近四十年，但现在其建设的裂变电站远超任何其他国家。中国在21世纪初加入核聚变竞赛，比美国晚了约50年，当时它与其他30多个国家合作参与法国国际热核实验反应堆（ITER）聚变大型项目。但ITER项目此后遭遇重大延误。
虽然各国之间的竞争激烈，但美国私营部门仍处于领先地位。FIA数据显示，全球80亿美元的私人聚变投资中，60亿美元在美国。由麻省理工学院衍生的初创公司Commonwealth Fusion Systems筹集了最多的资金，近20亿美元，投资者包括比尔·盖茨、杰夫·贝索斯和谷歌。总部位于华盛顿的Helion从OpenAI的萨姆·阿尔特曼等投资者那里筹集了10亿美元，并与微软达成一项极具雄心的协议，计划到2028年将聚变能源接入电网。谷歌支持的TAE Technologies已筹集12亿美元。
TAE Technologies首席执行官米歇尔·宾德鲍尔表示：“谁拥有几乎无限丰富的能源……就能影响你所想到的一切。如果这掌握在错误的人手中，那将是一个可怕的想法。”在公共资金方面，美国能源部已为核聚变研究拨款超过10亿美元，而中国则投入了更多资源，并加快了项目进度。中国正在建设世界上最大的托卡马克，并计划在2025年启动其“人造太阳”项目。此外，中国还在开发自己的聚变反应堆，并计划在2030年代实现商业化。
总之，中美两国在核聚变能源领域的竞赛正酣，各自凭借不同的优势和策略，力争在这一未来能源技术中占据领先地位。 在核聚变领域，中国遥遥领先。据报道，北京每年投入15亿美元用于核聚变研究，而根据美国能源部聚变能源科学办公室的数据，过去几年美国联邦政府对聚变的年均投入约为8亿美元。前总统唐纳德·特朗普在其第一任期内加大了对包括聚变在内的核能支持，这一政策在前总统乔·拜登任内得以延续。然而，在联邦政府大规模缩减开支的背景下，特朗普第二任期内的聚变资金状况尚不明朗。今年二月，美国参议员和聚变专家发布报告，呼吁投入100亿美元联邦资金，以帮助美国保持领先地位。但在反应堆规模方面，美国可能已经失去了优势。通常，反应堆规模越大，加热和约束等离子体的效率越高，实现净正能量输出的可能性也越大。
2025年1月11日的卫星图像显示，中国绵阳的一个大型核项目似乎包括四个激光舱，指向一个大约足球场大小的安全壳穹顶，这几乎是美国国家点火设施（NIF）的两倍大。Planet Labs PBC提供的一系列卫星图像显示，2024年中国快速建设了一个巨大的新激光聚变设施。CNA公司的Decker Eveleth表示，发生聚变反应的安全壳穹顶大约是NIF的两倍大。FIA的Holland认为，该设施可能是聚变-裂变混合装置。他说：“聚变-裂变混合装置本质上就像复制一个炸弹，但作为发电厂使用。在美国这样的地方，有监管制度确保安全，这种装置永远不会被允许。但在中国这样的体制下，如果政府决定要做，就会去做，不管附近居民的意见。”
中国现有的国家托卡马克项目EAST一直在创造纪录，最近几个月与法国的WEST项目争夺反应堆内等离子体约束时间最长的记录，尽管这不如净正能量里程碑重要。另一个由中国政府资助的大型项目CRAFT预计今年完工。这个耗资7亿美元、占地100英亩的聚变园区位于中国东部，还将建造一个名为BEST的新托卡马克，预计2027年完工。Holland表示，中国的CRAFT似乎遵循了2020年数百名科学家发布的美国计划。他说：“国会没有采取任何行动来投入资金实施这一计划。我们发布了这个计划，然后中国就去建造了。”美国聚变初创公司Helion告诉CNBC，一些中国项目也在复制其专利设计。Helion创始人兼首席执行官David Kirtley表示：“我们看到中国国家机构投资于公司，然后复制美国公司的设计。”
中国快速推出新的聚变项目之际，美国的努力主要集中在升级已有30多年历史的旧设备上。TAE的Binderbauer表示：“没人愿意在老古董上工作。”他补充说，新项目更能吸引人才。“这导致了一定程度的人才流失。”21世纪初，国内聚变研究的预算削减迫使美国大学停止新设备的研发，并将研究人员派往其他国家（包括中国）学习。Commonwealth Fusion Systems联合创始人兼首席执行官Bob Mumgaard说：“我们没有建造新设备，而是去了中国，帮助他们建造他们的设备，心想‘哦，那太好了。他们会有设施，我们会很聪明。’嗯，那是个大错误。”根据《日经亚洲》的一份报告，中国现在的聚变专利数量超过任何其他国家，聚变科学与工程博士学位数量是美国的10倍。
“西方的人才库是有限的，所有公司都在争夺这些人才，”Helion的Kirtley说。“中国正在培养大量人才，他们可以从中挑选。”中国还拥有制造聚变反应堆关键部件的原材料优势。中国控制着全球约70%的稀土元素供应，这些元素用于制造聚变反应堆中的超导磁体。Helion的Kirtley说：“中国在供应链方面拥有巨大优势。” 宾德鲍尔指出：“这是所有参与者都在争夺的稀缺资源，构成了一个根本性的限制。”
位于马萨诸塞州德文斯市的Commonwealth Fusion Systems公司正在组装其SPARC托卡马克装置，预计2027年将利用超导磁体实现核聚变点火。
除了人力资源，核聚变项目还需要大量材料，如高功率磁体、特定金属、电容器和功率半导体。Helion公司的柯特利透露，其最新原型机Polaris的研发进度完全取决于半导体的供应情况。
中国正采取措施控制这些材料的供应链，类似于其在太阳能和电动汽车电池领域的主导地位。柯特利表示：“中国在先进材料研发上的投入是美国的十倍，这是我们亟需改变的局面。”
总部位于上海的核聚变公司能量奇点向CNBC表示，他们“无疑”受益于中国“高效的供应链”。今年6月，能量奇点宣布在启动托卡马克设计仅两年后，便成功创造了创纪录时间的等离子体。
然而，距离实现电网规模的商业化核聚变发电仍有很大距离。Helion公司目标在2028年率先实现这一目标，而Commonwealth公司已宣布在弗吉尼亚州选址，计划在2030年代初启动其首个核聚变发电厂ARC。
麻省理工学院的怀特强调：“即使首批核聚变发电厂可能出现在美国，我们也不应因此自满。真正的终点是建立一个成熟的核聚变产业，为全球包括AI中心在内的需求提供产品。”
观看视频了解更多：https://www.cnbc.com/video/2025/03/14/china-is-catching-the-us-in-nuclear-fusion-amid-ai-power-demand.html
原文链接：https://www.cnbc.com/2025/03/16/the-us-is-falling-behind-china-in-nuclear-fusion-needed-to-power-ai.html