2025-01-13 17:31來源：能源新媒
2030年代初的某一天，在美國弗吉尼亞州里士滿附近的一座新建發電廠，工程師將按下啟動按鈕，引發與太陽核心相同的反應。
（來源：能源新媒 作者：能源雜志）
在一個名為“托卡馬克”的環形機器中，氫同位素將以極快的速度發生碰撞并聚變成氦。這一過程將產生400兆瓦（MW）的清潔穩定電力，足以滿足一座小城市的電力需求。這些電力將在幾納秒后迅速進入弗吉尼亞州的電網，使當地居民成為首批受益于商業聚變發電的人類。
等到他們的孩子退休時，核聚變有望成為世界的主要能源，開啟一個能源豐富而非匱乏的時代。核聚變將是最便宜、最可靠的能源，同時，它也是最清潔的能源。
以上內容是一段美好的想象，但只要核聚變技術按照現在的計劃推進，也并非不可實現。
以下是優化后的內容：核聚變無疑是全球能源行業極具潛力且近在咫尺的未來之星。盡管實際發展進程或許不會如我們預期的那般精準，但極有可能在當選總統特朗普第二任期結束后不久，第一座核聚變發電廠便能投入運營。
當下，全球能源市場面臨著兩大關鍵且緊迫的任務，即滿足呈指數級增長的能源需求，同時確保在2050年實現凈零排放。而核聚變恰為實現這兩大目標提供了切實可行的路徑。據麻省理工學院對核聚變的首次市場分析等近期研究預測，核聚變有望超越當前占全球電力34%的煤炭，進而成為全球主要的電力供應來源。
然而，這很可能只是一個相對保守的預估。核聚變具備諸多顯著優勢，它屬于零碳能源，在生產過程中不會產生二氧化碳等溫室氣體，對環境十分友好；其安全性極高，不會像核裂變那樣出現失控的連鎖反應，熱核反應堆在事故狀態釋能增加時，會因等離子體與真空室壁相互作用強度增大而自動停止聚變反應，熔毀風險極低；并且核聚變可全天候穩定供電，不受天氣、季節等因素影響。此外，核聚變的原材料氘在海水中儲量豐富，地球上海水覆蓋面積達71%，這意味著核聚變工廠能夠從海水中獲取充足的氫同位素，海洋中所蘊藏的核聚變能量足以供人類使用數十億年。
盡管模擬核聚變能源對世界經濟的影響是一項極具挑戰性的工作，核聚變能源也曾被視作如同火的發現一般具有里程碑意義，并被譽為“人類所需的最后一種能源”，但通過對相關科學原理的深入探究以及對市場動態的持續觀察，我們已逐漸能夠初步了解核聚變能源將在何時以及以何種方式改變世界經濟格局。
競賽時刻
從人類首次飛行（用竹子、絲綢和羽毛制成“翅膀”）到萊特兄弟發明核聚變，已過去一千年。但一旦動力飛行成功，航空業便突飛猛進：人類在 66 年后登上了月球。核聚變現在正以同樣的指數級速度發展。
自1952年以來，科學家一直在進行聚變反應，但這些反應消耗的能量總是多于產生的能量。隨后，在 2022 年，加利福尼亞州的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室實現了“勞森標準”，首次從受控聚變反應中獲得凈正能量。它只持續了極短的時間，但它證明了聚變可以成為一種能量來源，而不是能量消耗。現在下一個挑戰來了：證明聚變可以以商業相關的方式產生凈正能量——物理學家稱之為“Q>1”。
40 多家核聚變初創企業正在加速實現這一目標。Commonwealth Fusion Systems將于 2027 年啟動一座名為 SPARC 的示范發電廠。科學家預計，它將首先實現凈正能量生產 (Q>1)，最終產生的能量將達到其消耗能量的十倍或更多 (Q>10)。這將是核聚變的萊特兄弟時刻。
接下來發生的事情可能看起來像是太空競賽，但這一次不再需要七十年的時間才能到“達月球”。
好消息是，世界上第一座商用核聚變發電廠——一臺 400 兆瓦的機器，我們稱之為“ARC”——將在未來幾年破土動工。上個月，CFS、Dominion Energy 和弗吉尼亞州州長宣布了一項歷史性公告，將在弗吉尼亞州切斯特菲爾德縣建造世界上第一座商用核聚變發電廠。未來就在眼前。
主要能源
了解核聚變對全球經濟潛在影響的一種方法是觀察單一市場。麻省理工學院能源計劃就以新英格蘭電網為案例進行了研究。
與全球多數地區相似，新英格蘭正大力投資風能和太陽能。然而，這些能源本質上具有間歇性；風不總是吹，太陽也不總是照。這給電網帶來挑戰：有時能源過剩，有時能源短缺——而且目前我們還沒有足夠的儲能技術來捕獲和利用這些過剩能源。
核聚變發電具有可調度性和穩定性，因此既能提供解決方案，又能降低成本。麻省理工學院的研究發現，到2050年，將核聚變發電納入新英格蘭電網，將使年度能源成本降低360億美元（即7%）。將這7%的成本降低擴展到美國所有能源消費領域，每年可為消費者節省1190億美元，并有助于抑制通貨膨脹，因為能源成本是消費者價格的重要驅動因素。這可能成為全球競爭力的重要來源。
隨著核聚變能源改變能源經濟和地緣政治格局，它將重塑最需要核聚變能源的行業和地區。清潔、穩定的核聚變能源是重塑難以減排的行業（包括鋼鐵、水泥、化工、航運和航空等）的基石。核聚變也是實現由高能耗數據中心驅動的激動人心的人工智能應用的關鍵驅動力。
考慮一下：麻省理工學院的分析顯示，在保守情況下，核聚變能源可以使全球GDP增加68萬億美元，在更激進的情況下，可以增加175萬億美元。雖然這種GDP增長可以幫助富裕國家在高債務負擔和人口老齡化的情況下實現增長，但其最大影響可能出現在南亞和非洲等地區，這些地區可再生能源稀缺，到本世紀末，電力需求將增長近十倍。這些地區也將受益最多——不僅受益于豐富、清潔和負擔得起的能源，還受益于核聚變將為社會創造的積極外部效應：更清潔的空氣、更好的水質以及改善的人類健康和生活質量。
全世界的努力
“先發優勢”所眷顧的對象，既涵蓋了企業，也囊括了國家。放眼全球，從美國到阿聯酋，各國政府紛紛投入海量資源，全力推動核聚變的研發以及商業化進程。英國自2021年對外公布首個核聚變戰略后，便一路高歌猛進，更是順勢推出了一項斥資5000萬英鎊的核聚變產業計劃，旨在為核聚變產業的發展筑牢根基；而德國聯邦教育和研究部也沒閑著，正積極為在歐洲打造第一座核聚變發電廠披荊斬棘、鋪平道路，力求在這場能源變革中搶占先機。
盡管各國在具體的實施舉措方面各有千秋，但這些政府的目標卻高度一致，那就是調配公共資金，助力研究人員和企業家去驗證核聚變技術的可行性，并促使其順利走向市場。一旦達成這一目標，核聚變能源便會依據市場需求，如水到渠成般地拓展至那些消費者迫切需要穩定電力供應，同時又缺乏經濟實惠的清潔替代能源的市場領域，亦或是那些領導者已然立下雄心勃勃的氣候承諾，急需清潔能源助力實現目標的市場之中。
屆時，整個世界對于能源的思維模式將會發生天翻地覆的轉變，能源將不再被視作一種制約發展的因素，而是會成為取之不盡、用之不竭的資源，進而對能源地緣政治進行全方位的重塑。要知道，從化石燃料過渡到聚變能源，這場能源變革所帶來的影響，必定要比曾經從燃燒木材轉變為燃燒化石燃料更為深刻且意義深遠。
當下，全球范圍內圍繞商業核聚變展開的激烈競賽已然拉開大幕，而核聚變動力所蘊含的無限潛力與未來，才剛剛嶄露頭角，正等待著人們去進一步探索和發掘呢。
