用大炮射击产生核能，腾讯投资的这家公司靠谱吗

撰文 | 陈桂林

编辑 | 郭郭

→这是《环球零碳》的第133篇原创

环球零碳

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今年2月，腾讯投资了一家位于英国牛津的初创公司，让投资界深感意外。

因为这家名为First Light Fusion的公司，是搞核聚变发电的，腾讯作为一家互联网科技公司，为何突然跨界出手？ 

除腾讯外，参与该轮融资的还有英国上市公司IP Group和牛津科学风投Oxford Science Enterprises，以及澳大利亚投资基金Hostplus，预计First Light Fusion将在本轮融资中筹得约3300万英镑（约合2.8亿人民币）的资金。

说起来，这是一种看起来并不复杂的技术。First Light 称，他们正在采用一种独特的弹丸聚变方法来实现核聚变，从而产生能量。简单一点说，就是用枪射击原理，将超高速射弹打向燃料，将燃料内爆至发生聚变所需的温度和密度，从而引爆核聚变。

这种解决方案，取代了使用复杂且昂贵的激光或磁铁来产生或维持聚变条件，First Light认为这提供了最快、最简单和最便宜的商业聚变动力途径。

去年秋天，英国商务部宣布了将核聚变能商业化的计划，首相鲍里斯·约翰逊还曾两次会见 First Light 的创始人。

英国原子能局（UKAEA）还受邀参加了相关实验和技术展示，并为这家公司站台背书，认为实验表明，弹丸产生的中子“与氘燃料聚变产生的中子一致”。

这家公司背后到底有什么黑科技，引发英国政界和商界关注？今日，《环球零碳》新知栏目，就向各位读者介绍一下这项技术。

图说：First Light 展示的可测量的核聚变，使用高速射弹撞击专门设计的坠落目标，其中嵌入燃料芯块。

来源：First Light

01

核裂变与核聚变

核能有三种形式，分别是核裂变、核聚变和核衰变，其中核裂变已广为人知，而且核能发电技术也已广泛使用，在全球发电量中占据重要位置。2020年全世界共有448座核电机组，发电量约占全球总量的10%。在法国，核电占比近70%。美国是近20%。

最近，核聚变发电也开始走进大众视野。并且，一些核聚变技术公司已吸引到了比尔-盖茨、索罗斯等一众大佬的目光。

去年12月，美国核聚变初创公司 Commonwealth Fusion Systems 表示，它已经筹集到了超过18亿美元的资金。这一数字，刷新了人类历史上核聚变私人投资额的新纪录。包括比尔盖茨、索罗斯、Marc Benioff、谷歌的母公司Alphabet、DFJ Growth等一众明显投资公司和商界大佬纷纷参投。

核聚变是指将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核(或粒子) 的一种核反应。两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量。核聚变的最佳燃料是氘与氚，其原料可直接取自海水，来源几乎取之不尽。

与核裂变相比，核聚变产生的放射性更小，更安全（如果操作失败，核反应会立即停止）。目前，科学家们只能实现不受控制的核聚变反应，例如氢弹爆炸。然而，为了启动稳定的核聚变反应，必须投入大量的能量来使核材料进入高能状态（比如将温度升高到大约 1 亿度）。

02

大炮轰出核聚变

First Light Fusion是牛津大学属下的一家初创公司。该公司的联合创始人兼首席执行官霍克（Nick Hawker）博士表示，传统方法是“惯性核聚变”，即用激光注入少量燃料，产生火花使其燃烧。但First Light Fusion致力于提出一种新的方法来实现核聚变，这种方法更简单、更节能、物理风险更低。

图说：First Light 打造出了一种超高速大炮。来源：Bloomberg

具体来说，First Light 打造出了一种超高速大炮，名为“Big Friendly Gun”。这一架长为22米的长枪，以用每秒6.5公里的速度向燃料目标发射一枚炮弹，就能成功引爆核聚变。

长约22米，重25000公斤的“Big Friendly Gun”，将以超音速近19.11倍的飞行速度发射100克的射弹。并且，通过射弹高速压缩靶丸内部燃料，就能达到聚变所需的压力和温度。值得一提的是，他们发射的这枚射弹堪称“地球上最快的物体”。

来源：First Light

最后，一个热交换器将锂的热量转移到水中，产生蒸汽，使涡轮机转动并产生电力。

First Light Fusion的最终目标是开发核聚变发电站，其中上述过程将每30秒重复一次。

霍克博士表示，尽管只有几毫米大小，每个目标颗粒可以产生足够的能量，为英国普通家庭提供超过两年的电力。

与需要昂贵的激光器和磁铁的惯性核聚变技术相比，First Light的设备相对简单和便宜，它在实现核聚变方面的花费不到4500万英镑。

据悉，First Light正努力争取在2030年代建立一个试验工厂，生产约150兆瓦的电力，成本低于10亿美元。

03

清洁且几乎无限的产生能源

核聚变被称为“人造太阳”。太阳内部持续进行的核聚变，给地球进行了源源不断的能量补给。如果核聚变能廉价开发，将可以为人类提供几乎无限的清洁、安全、廉价的能源。

同样，如果First Light所研究出的核聚变技术真的投之于商用，那么最简单直观的一个体现，就是未来的电费会变得非常便宜，价格飞涨的石油也能被取代。

相比核裂变, 核聚变有两大优点: (1)不会产生长寿命和高放射性的核废料,也不产生温室气体,因此基本不污染环境; (2)地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据估算,每升海水中含有0.03 g氘, 所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1 L海水中所含的氘, 经过核聚变可提供相当于300 L汽油燃烧后释放出的能量。按目前世界能量的消耗率估计, 地球上蕴藏的核聚变能可用100亿年以上。因此从原理上讲, 聚变能可以成为人类取之不尽、用之不竭的能源。

国际热核聚变实验堆计划，中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方将合作在法国南部建成世界上最大的托卡马克装置，推动核聚变技术发展。

“在上世纪50年代末,我国就开始了对核聚变的研究。到目前为止,对核聚变研究来说,很重要的一个方面就是依托于聚变装置的实验研究,包括研发一些技术或者设备。我们希望三个参数的乘积可以达到聚变“点火”的数值,这也是聚变研究几十年来追求的目标。”中核集团核聚变堆技术领域首席专家段旭如表示。

段旭如认为,预计到 2050 年左右人类可使用上核聚变能源。今年的关注点还是可控核聚变的发展。

段旭如建议国家统筹国内的资源以及各方的力量,包括核工程领域具有专业经验和技术基础的相关研究单位和企业等等。目前可控核聚变的发展已经开始从基础研究阶段逐步向核工程阶段过渡,逐步搭建聚变能的技术开发体系和工业体系,集中力量开展核聚变工程和技术攻关。另外,通过这种资源的统筹也能中力量办大事。

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参考资料：

[1]白宇,吴庆龄. 2050年左右可使用核聚变能源[N]. 中国电力报,2022-03-06(006).DOI:10.28061/n.cnki.ncdlb.2022.000272.

[2]https://firstlightfusion.com/

[3]https://www.inverse.com/innovation/fusion-clean-power

[4]https://www.thetimes.co.uk/article/can-this-scientist-solve-the-worlds-energy-crisis-fj38bhwhs

[5]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1724886743414345588&wfr=spider&for=pc

[6]南方都市报：英国核聚变发电大突破：高速射弹引燃或“彻底改变电力生产”

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