Fusion Energy Is Tech's Next Big Unlock
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这些庞大的数据中心是正在重塑我们世界的AI繁荣的跳动心脏，它们对更多电力求之不得。这也是十年来美国能源需求首次激增的原因之一。为了跟上步伐，我们燃烧的化石燃料越来越多，而且速度很快。但还有另一条路。

清洁、安全、几乎无限的能源，核聚变能。聚变是太阳运作的方式。只是在地球上，我们实际上一直在努力以一种可商业化、具有成本效益的方式做到这一点。我们现在已经建造了许多机器，证明我们可以做到这一点。那么，让聚变为未来提供动力需要什么？让我们来了解一下。

近一个世纪以来，科学家们一直在追逐核聚变的承诺。在20世纪30年代，物理学家意识到聚变轻原子可以释放巨大的能量。第一个实验反应堆在几十年前的20世纪50年代出现。那么，为什么我们近100年后还没有征服聚变呢？要理解原因，你首先必须理解科学原理。

核聚变是将两个轻原子核撞击在一起的过程。你实际上可以取这两个原子，它们的核，这些原子的核，并将它们推在一起，克服它们的内部原子力。当你这样做时会发生什么？它们实际上会融合并形成一个较重的元素。与裂变裂解重原子不同，聚变结合小的原子，并且每克燃料可以产生更多的能量。这种新元素具有巨大的能量。

氦的能量大约是其初始能量的10,000倍。这种能量来自反应物和产物之间微小的质量差。它转化为动能。只有大约0.1%的燃料质量转化为纯能量，但这比化石燃料高效数百万倍。为了实现聚变，你必须首先将燃料转化为等离子体，在那里电子自由漫游，原子核移动得足够快，偶尔会碰撞并聚变。

然后你将等离子体加热到大约1亿摄氏度，这样带电原子核就可以克服它们的静电推斥力并融合在一起。但是科学家如何将等离子体限制足够长的时间以发生聚变反应呢？有几种方法可以做到这一点。磁约束使用托卡马克型反应堆中的强大磁场来捕获带电等离子体。

还有一种称为惯性约束的方法，它用激光或脉冲功率压缩燃料，在所有燃料飞散之前使它们聚变。还有一些混合概念试图结合这些方法。这就是聚变101：将燃料在极端温度下加热成等离子体，找到一种方法使其保持受限和稳定，最后捕获能量。如果听起来很棘手，那是因为它确实很棘手。这种平衡行为使得将聚变从想法转化为现实成为一项巨大的挑战。

点燃聚变只是成功的一半。你还必须获得比投入更多的能量。在聚变领域，达到盈亏平衡点几十年来一直是一个难以实现的目标。一个具有经济价值的反应堆，一个能够真正改变能源格局的反应堆，需要做的不仅仅是简单地达到盈亏平衡。只有一个设施声称达到了这个盈亏平衡点。

2022年12月，劳伦斯利弗莫尔实验室的国家点火装置产生的聚变输出等于输送到其目标的激光能量。虽然这是一个好消息，但还有很长的路要走。

历史上，聚变产品表明，规模扩大意味着巨大的机器、数十亿美元的预算、数十年的延误，以及老生常谈的“聚变总是还有20年”。但由于Helion等公司的努力，未来比以往任何时候都更近了。Helion正在采用一种独特的聚变方法，以一种新的方式结合已被验证的理念来构建更小、更快的发电机

并力求在其他公司一次又一次失败的地方取得成功。Helion的聚变反应堆是围绕一种独特的约束系统构建的。与主导聚变研究的大型环形托卡马克不同，Helion的装置是线性的、紧凑的和脉冲驱动的。Helion的发电机被称为线性拓扑结构。所以这实际上意味着它是一个非常长的系统。

在任一端，我们以非常快的速度（不到千分之一秒）注入我们的聚变燃料，这种燃料是氘和氦-3的混合物。总而言之，氦使用所谓的磁惯性方法。等离子体以超过一百万英里的速度碰撞。

然后磁场约束等离子体，将其迅速压缩到超过1亿度，点燃聚变。整个过程在不到千分之一秒内完成，使系统比传统设计更小、更简单、建造速度更快。Helion方法的核心是一种大胆的燃料选择，

氘和氦-3。大多数聚变产品使用氘和氚，但氚具有放射性，稀缺，并产生高能中子，这些中子更难以捕获用于发电。Helion的混合物允许反应堆主要产生带电粒子，这意味着能量已经以电的形式存在。

更好的是，Helion开发了一种在其反应堆中产生氦-3的方法，方法是将氘原子融合在一起，解决了长期存在的氦-3稀缺性挑战，而无需进行月球开采或奇特的供应链。我们在这里开创的一件事是氦-3的形成。如果你有一个聚变系统工作，你可以进行聚变

氘，制造氦-3，再添加一个氘，现在你正在发电。Helion更大的突破之一是其直接能量回收系统。Helion的机器不是像传统发电厂那样烧水来旋转涡轮机，而是直接通过用于压缩的相同磁场捕获等离子体能量。这与电动汽车的再生制动是一个很好的类比。当聚变反应对磁场产生反作用力时，电力被直接抽出并储存在电容器中。

我们将所有这些电力转化为我们电磁体中的电流。这些磁体是主要的压缩机，是我们进行聚变的主要工具。但是，当聚变发生时，我们也可以用相同的磁体直接提取电力。这种方法可以达到超过90%的转换效率，使整个系统更小、更便宜、更高效。达到这一点并不容易。

然后，他通过并行运行、构建、测试和设计，打破了缓慢的传统研发模式。在操作一台机器的同时，他们已经在建造下一台机器，并为大规模生产未来的反应堆所需的工厂制作原型。你不会只设计一个系统，然后构建它，然后测试它，然后从中学习，然后设计另一个系统。你实际上想并行地做所有这些。

一个很好的例子是，当我们仍在运行我们的第六代机器Trento时，我们实际上正在根据我们已经吸取的经验教训建造我们的第七代机器Polaris。作为制造商，我们希望建造发电机，建造原型。因此，我们总是尽可能快地建造硬件。

现在，Helion的目标很明确。

证明可以可靠地输送聚变电力，而不仅仅是聚变能量。由于已经与微软数据中心建立了合作关系以供电，该公司正在竞相建造其第一个商业规模的聚变发电机。如果他们成功，可能会重新定义全球能源格局。几十年来，聚变一直是科学研究领域的难题。Helion正试图将其变成一种产品。我们的目标是拥有最便宜的电力来源，这种电力不会产生二氧化碳，也不会制造核武器。如果

如果我们能够在世界各地做到这一点，并快速安全地部署它，那么我认为我们可以从根本上改变世界各地的生活水平。如果他们成功，我们很快就能拥有一个丰富的、无碳的、为快速发展的世界需求而设计的能源来源。从物理学的边缘到为明天的技术提供动力，聚变能可能是重塑世界的突破。