可控核聚变:能源新曙光与创业投资新机遇

AI快讯13小时前发布 niko
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OpenAI首席执行官山姆·阿尔特曼曾断言,AI与核能利用是能改变21世纪人类生活的伟大事物。人工智能和核能如同通向未来文明的两条轨道,如今正交汇协同。一方面,AI发展使算力需求激增,能源消耗成问题,可控核聚变被视为解决关键;另一方面,AI或许能助力核能发展,参与核反应系统的把控与实时控制。2025年6月,核电公司泰拉能源(TerraPower)完成6.5亿美元融资,英伟达是新投资方之一。

核反应的本质与意义 :无论是核聚变还是核裂变,都是通过元素变化释放巨大能量。核聚变由轻质元素结合生成更重元素,释放大量能量;核裂变如铀 -235的分裂,能量释放略少,但仍是高能量密度方式。实现可控核反应,材料纯度和密度很关键,需达到一定条件引发链式反应。核反应还会产生放射性副产物,如α、β、γ射线,这些射线可转化为热能和电能,也能在医疗领域治疗癌症。

可控核聚变的时代需求:5月23日,特朗普签署核能行政命令,引发关注。发展核聚变的背景是,传统能源难以支撑未来技术需求,尤其是AI发展带来的能源消耗问题。马斯克指出AI发展将面临电力瓶颈,且中国电力基础建设领先。全球石油供应也将面临短缺,在此情况下,美国可能跳过新能源,选择可控核聚变。不过,美国政策受两党政治影响,存在反复性。

核聚变的实现难题:实现核聚变难度极大,堪比“用纸锅煮饺子”。核聚变需满足足够高的粒子密度、极高温度和足够长的约束时间,这三个要素的乘积即“三重积”,只有其值足够大,聚变才能“点着火”。此外,体积也是重要因素,且衡量核聚变实用性的关键参数是Q值。目前虽能让Q值大于1,但持续稳定发电仍是挑战。

核聚变的技术路径:主要分为惯性约束型和磁约束型。惯性约束型包括激光点火、场反位形、Z箍缩等,其原理是短时间输入大量能量压缩燃料,但连续放电和能量利用难度高。磁约束型是最接近连续运行的路线,包括托卡马克、仿星器、磁镜等,中国全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)、国际热核聚变实验堆(ITER)等都是代表。

核聚变产业的进展:自20世纪60年代以来,全球核聚变研究不断推进,三重积增长速度快于摩尔定律和粒子加速器。现代芯片制造积累的等离子体操作经验,提升了核聚变系统的可控性。磁体是核聚变装置的核心,中国在高温超导磁体研发、大型真空设备制造等方面展现出较强实力,在国际热核聚变实验反应堆计划(ITER)中承担多个核心关键部件的制造任务。

核聚变技术的跨行业应用:核聚变推动了高温超导材料的应用,降低了其量产成本,使其在医疗设备和电力领域得到更广泛应用。同时,核聚变催生了对非铁磁材料的需求,耐高温合金、复合材料等变得更重要。电力电子行业的发展也促进了核聚变电源的进步,AI芯片和超导电源系统有相似特性,电子行业的进步可能提升核聚变电源性能。

核聚变的创业与投资机会:目前核聚变产业处于早期,关键技术环节待打通,这为创业者和投资人带来机会。创业者需有实战经验,能聚拢多领域人才,尤其是懂AI的人才。创业公司可成为细分领域关键玩家,如超导磁体设计、高精度控制系统开发等。同时,技术应具有“沿途下蛋”的可能性。在中国,完整的工业体系、强大组织能力和科研投入,有望推动核聚变产业落地。

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