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随着近年来高温超导技术的成熟、产业化获得突破,大幅降低了聚变实验堆的成本与建设周期。
磁约束聚变主要靠磁场来约束高温等离子体,而托卡马克聚变堆单位体积的聚变功率密度正比于磁场强度的4次方,即磁场加强1倍聚变性能可以提高16倍。因此同等设计聚变功率下,磁场越强,所需的装置体积越小,成本及建设难度越低。
采用高温超导磁体的SPARC/ARC体积、成本显著小于采用低温超导磁体ITER。
ITER:工程设计结束于1998年,由于早期材料与技术水平的限制,其采用铌三锡低温超导磁体,等离子体中心最高磁场强度只能达到5.3T。因此,为达到500MW聚变功率、聚变增益Q=10的目标,ITER等离子体大半径达到6.2米,整体预算高达200亿欧元。
SPARC/ARC:MIT基于二代高温超导带材REBCO,设计了聚变功率>50MW、聚变增益Q>2的小型聚变试验堆SPARC和聚变功率>200MW、聚变增益Q>10的聚变商业示范堆ARC。其中ARC设计磁场强度9.2T,等离子体大半径3.3米,预计造价55亿美元;SPARC设计磁场强度12T,等离子体大半径仅1.65米。

除了材料端的进步,AI模型的进步和算力的不断发展也在推动聚变应用加快落地。
托卡马克聚变装置的难点之一就是精确控制和约束内部的等离子体,而人工智能,特别是强化学习,特别适合解决托卡马克中控制等离子体的复杂问题。
2022年,DeepMind利用强化学习首次控制核聚变,大大简化了控制系统。使用单个计算成本低的控制器取代了嵌套控制架构,消除了独立平衡重建的要求,缩短了控制器开发周期,并能加速更换等离子配置验证。2023年,改进后的算法将等离子体形状精度提高了65%,并且将训练时间减少了3倍。

随着近年来高温超导技术的成熟,大幅提升聚变装置性能的同时成本持续下降,叠加AI超预期发展对聚变装置设计和控制效率的提升,加快了可控核聚变商业化落地的预期,资本市场融资屡创新高。
根据聚变行业协会(FIA)数据,截至2022年底,全球私言核聚变公司已积累获得48.6亿美元的投资,相比2021年增长139%,参与核聚变研究的公司总数超过30家。而截至2023年上半年,全球私营核聚变公司积累融资额就已达62.1亿美元,新参与公司数量达13家。

海外核聚变投资热度持续提升。2021年12月,Commonwealth Fusion Systems(CFS)宣布完成B轮18亿美元融资,投资方包括微软创始人比尔.盖茨、索罗斯、老虎环球基金和谷歌等,这也是迄今为止核聚变领域最大的一笔私人投资。CFS计划2030年后建成商用核聚变发电厂,并实现并网运行。

国内可控核聚变投融资同样逐渐升温。能量奇点成立于2021年,是国内第一家聚变能源商业公司,2022年能量奇点完成4亿元人民币的首轮融资,2023年4月完成近4亿元Pre-A轮融资,公司累计融资近8亿元人民币。2022年6月至今,星环聚能同样也已完成两轮融资,融资额达数亿元。翌曦科技于2022年9月完成5000万元种子轮融资。此外,2023年5月,蔚泽晶润及其募资方和关联方、皖能股份及皖能资本、合肥产投等共同出资成立核聚变公司聚变新能,注册资本达50亿人民币。

超半数核聚变公司预期2035年前实现并网发电,商业落地有望提速。根据聚变行业协会(FIA)最新报告统计,在全球40家核聚变公司中,有6家公司认为2030年前第一台聚变机组将实现并网发电,有20家公司认为2031-2035年第一台聚变机组将实现并网发电,有9家公司认为2036-2040年第一台聚变机组将实现并网发电,有5家公司认为2041年后第一台聚变机组将实现并网发电。
2023年5月,核聚变初创公司Helion Energy宣布,科技巨头微软与公司签订购电协议。公司承诺在2028年之前开始通过核聚变发电,并在一年之后为微软提供至少5oMW的电力,Helion的长期目标为实现每千瓦时1美分的电力供应。值得一提的是,HelionEnergy投资人包括OpenAl的创始人SamAltman。