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2025-10-22 11:32
文 | 張冰冰
編輯 | 阿至
36氪獲悉,安東聚變(北京)科技有限公司(以下簡稱「安東聚變」)近期宣佈完成近億元首輪融資,由聯想之星、啟賦資本、盤古創富、道翼資本、水木清華校友基金投資,資金將用於前沿人才梯隊組建、聚變驅動器系統研發、實驗系統與測試平臺建設等方面。
「安東聚變」成立於2022年11月,作為國內首家Z箍縮聚變商業化團隊,致力於加快推動Z箍縮能源技術方案,開發可控核聚變驅動技術裝備及系統,為后期設計、建設及商業化發電提供強力支持。
「安東聚變」首席科學家彭先覺是中國工程院院士、核能專家,長期從事核聚變研究,在全球範圍內首次提出「Z箍縮聚變裂變混合堆」能源技術方案。Z箍縮驅動器是其能源方案的核心組成部分,直接關係能源方案的可應用性。
「安東聚變」團隊成員來自國家電網、中國核工業集團、清華大學等,當前正在進行聚變驅動器系統裝備(長壽命重複頻率運行)的研發攻關,目標是三年左右建成四路演示系統(重複運行壽命百萬次級),五年左右具備建60MA級大型驅動器的能力。未來目標是驅動器重複運行壽命千萬次以上,為2035年建設Z箍縮能源示範項目,2040年實現併網發電提供關鍵支撐。
可控核聚變是解決人類未來能源的關鍵。今年9月,《中華人民共和國原子能法》正式頒佈,明確「國家鼓勵和支持受控熱核聚變的科學研究與技術開發」。10月,德國通過了「德國邁向核聚變發電站」行動方案,到2029年,將向該領域累計投入超20億歐元,用於資助相關研究,支持研究基礎設施和技術示範裝置建設。近日,美國聚變行業協會發布聚變白皮書,建議將聚變定義為國家安全事項,作為下一個時代能源技術競爭的着力點,並明確2028年前將有超過兩座產業主導的示範電站開工。
此外,科技巨頭持續加碼可控核聚變產業。今年年初,商業聚變公司 Helion Energy 宣佈完成4.25億美元的新一輪融資,此前已與微軟達成電力購買協議,計劃從2028年起向一座50兆瓦的聚變發電廠供應電力;6月,核聚變能源初創企業 CFS 宣佈與谷歌建立戰略合作伙伴關係,並簽署200兆瓦商業化供電協議;8月,CFS 獲8.63億美元融資,投資方包括英偉達、谷歌等公司。
這一重點領域也已引起國內資本市場的關注。IT桔子數據顯示,截至今年7月,聚變賽道共有19筆公開投資事件,12家公司獲投,總融資金額超過百億元。「今年是中國可控核聚變公司密集成立並獲得融資的年份,從這個角度考慮,今年可以稱為中國可控核聚變商業化的元年。」「安東聚變」CEO劉程分析,從技術層面看,可控核聚變距離科研成功、產業成熟仍有一段距離,現階段很多商業化公司,由之前在高校、研究院所從事核聚變技術研究的人員創立,正是希望通過商業化手段加速推動可控核聚變技術發展。
業內預估,可控核聚變技術成熟需要10-15年時間,其中的關鍵難點就在於實現 「能量增益」和「可控」。
簡單來説,核聚變反應是通過上億攝氏度的高温和壓力環境,將氣體分子完全電離為高温等離子體,讓較輕的帶正電荷的原子核克服電斥力發生聚合反應,並釋放出巨大能量。
而可控核聚變,是要產生高温等離子體並將其約束在特定空間內,讓聚變反應不斷發生,同時對聚變反應過程或反應規模進行控制,實現能量增益從而產生可持續利用的清潔能源。宇宙中最典型的可控核聚變能源系統是太陽:太陽內部高温高壓環境發生聚變反應釋放能量,再通過自身巨大質量引力把核燃料約束在一起,形成穩定的能量輸出。
引力約束核聚變僅存在於宇宙之中,人類無法利用引力來約束高温高壓等離子體。當前主流研究的核聚變約束路線分為兩大類——慣性約束、磁約束。
慣性約束是利用高功率能量瞬間轟擊燃料靶丸,通過設計,使其壓縮至高温高密度狀態而引發核聚變,由於慣性質量的約束,可以獲得一定的能量釋放。磁約束是利用特殊形態的強磁場構造一個「籠子」,將高温低密度等離子體長時間持續約束在其中,從而實現核聚變放能。
Z箍縮中的「Z」表示通過金屬套筒負載等離子體的電流為軸向(Z方向),大電流形成角向磁場,等離子體會因自身磁場產生的洛倫茲力向軸芯方向運動(箍縮),表現爲負載等離子體的壓縮內爆(電磁內爆),高速運動(數百公里/秒)的等離子體遇到物質時會被制動,動能轉化為物質內能和X光能,X光則可被用來引發聚變靶丸聚變。
「Z箍縮通俗地理解,是‘人造閃電’技術。它本質上是通過脈衝大電流產生磁場,再通過磁場引發等離子體的內爆,在碰靶過程中會產生大量高強度X射線輻射。「劉程介紹,因此,近來美國學術界也開始稱其為脈衝磁場慣性約束,這個路線比以往的約束路線都要年輕、新穎。
以可控核聚變商業發電為目標,可控核聚變路線還需要考量技術實現難度、商業化難度、安全性、經濟潛力等因素。「安東聚變」以Z箍縮路線實現商業化目標的優勢主要體現在以下方面:
技術難度上,Z箍縮路線通過高壓脈衝電容器放電產生「人造閃電」,引發聚變點火及規模放能,技術更為簡單直接,能量轉換效率高,提供的能量充足且造價低廉。與其他技術路線相比,Z箍縮路線所需聚變驅動裝置更為「皮實」可靠,適於商業應用。另外,近年來脈衝功率技術的發展,使得這種產生「人造閃電」的驅動器可以長時間重頻運行,使得持續聚變發電併網成為可能。
商業化難度上,其核心是大規模生產、降本增效。對應到產業中,需要供應鏈充分可靠、良品率高、成本低、有足夠的量產能力並且實施工藝簡單易行,從這些方面分析,「安東聚變」可以發揮物理設計的優勢,依託中國在儲能、電力、製造業領域的產業鏈能力,發揮產業生態協同共振作用,能夠加速推進可控核聚變商業發電進程。
綜合來看,Z箍縮能源系統具有固有安全特性、經濟性好、能充分利用核能資源、提供萬年級能源供給、支持熱堆及可再生能源發展、環境友好等特性。目前不存在不可逾越的障礙,可以進入工程驗證和技術演示階段。若順利實施,將有望使中國率先進入聚變能應用時代。
實現「聚變點火和規模放能」是可控核聚變各路徑可行性的重要判斷依據,其核心指標是實現能量增益因子Qeng>1,這意味着輸出能量大於輸入能量,核聚變纔有可能成為一個能源系統。公開資料顯示,目前僅有美國國家點火裝置(NIF)成功「點火」,從科學級別實現了Qsci>1。
「現在還沒有任何一條路線達到了工程級或者系統級的Qeng>1,這也足以説明聚變能源本身是非常難的。」劉程相信,Z箍縮路線完全有可能在5-8年內實現Qeng>1。
以此為目標,「安東聚變」從聚變的重頻驅動系統入手,已經完成了整體系統的物理設計和執行方案。裝備方面,將開展一系列裝備開發工作,包括基礎放電單元「夔牛」、集成放電模組「雷震子」、高功率驅動裝置「雷神號」、聚變級驅動器系統「雷霆號」。
根據規劃,「安東聚變」今年底會完成雷震子的建設;明年推出小型化的雷神系列型號;2027-2028年,把雷神號作為基礎,進一步開發雷霆號。「我們希望在2030年前后實現第一階段目標,建成聚變驅動系統技術能力和核心器件產品量產能力。之后將進一步提升驅動系統的性能,為Z箍縮能源工程化和商業化奠定堅實基礎。」劉程總結。
「安東聚變」的研發整體隊伍來自世界頂級高校、研究院所及大型央國企,整個團隊擁有多年的Z箍縮、脈衝功率、點火技術研究經驗,長期深耕「人造閃電」技術的研發和應用。為完成相對漫長的技術和商業化征途,「安東聚變」構建了「老中青」三代科研人才體系:
彭先覺院士作為國際頂尖核科學與工程科學家,確定整體技術路徑和戰略規劃方向,是「安東聚變」旗幟型靈魂人物;以楊青巍為代表的中代科學家,具備HL-2M託卡馬克項目總工程師經驗,統籌科技工程實施與系統集成;CEO劉程等青年科學家,則是衝鋒陷陣的主力軍,負責系統裝置開發與商業化落地。
商業化規劃上,「安東聚變」一方面將長期投入,聚焦可控核聚變能源技術和裝備突破;另一方面將開拓更緊湊加速器研製,以應用於核廢料處理、特種同位素生產、放射治療等方面,爭取早日實現商業營收。
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本文來自微信公眾號「36氪未來產業」,作者:張冰冰,阿至,36氪經授權發佈。