微軟將采購由核聚變初創(chuàng)公司Helion產(chǎn)生的電力，Helion預(yù)計(jì)2028年前上線50兆瓦核聚變發(fā)電項(xiàng)目，但仍面臨核聚變技術(shù)挑戰(zhàn)和發(fā)電監(jiān)管挑戰(zhàn)。
OpenAI首席執(zhí)行官山姆奧特曼為Helion注資3.75億美元，他之所以喜歡OpenAI和Helion這兩家公司，是因?yàn)槿绻芙档椭悄芎湍茉闯杀�，人類生活質(zhì)量將大幅提高。“如果我們能用越來越少的錢讓人工智能系統(tǒng)變得越來越強(qiáng)大，就像我們在Helion試圖在能源方面做的那樣，我認(rèn)為這兩個(gè)項(xiàng)目在精神上非常一致。”
Helion團(tuán)隊(duì)在其辦公地點(diǎn)合影。
微軟日前表示已與核聚變初創(chuàng)公司Helion Energy簽訂電力采購協(xié)議，將在2028年采購由該公司生產(chǎn)的電力。這筆交易是微軟對迄今尚未商業(yè)化的核聚變投下了一張“信任票”。
而OpenAI首席執(zhí)行官山姆奧特曼（Sam Altman）也為Helion Energy投資了3.75億美元，這是他個(gè)人迄今為止最大的一筆投資。“六個(gè)月前，也有很多人對人工智能持懷疑態(tài)度。”奧特曼說，核聚變目前還有很多巨大的挑戰(zhàn)需要解決，但他充滿信心。“我認(rèn)為人們對此表示懷疑是可以的，最終減少疑慮的方式是向人們展示它在商業(yè)環(huán)境中確實(shí)有效，比如交付這筆交易。”
2028年前上線50兆瓦核聚變發(fā)電項(xiàng)目
核聚變被譽(yù)為清潔能源的圣杯，如果能夠在地球上對核聚變加以利用并商業(yè)化，它有望產(chǎn)生幾乎無限的清潔能源。據(jù)CNBC（美國消費(fèi)者新聞與商業(yè)頻道）報(bào)道，投資者已向核聚變私企投入了50億美元。
Helion創(chuàng)始人兼CEO大衛(wèi)柯特利（David Kirtley）。
Helion成立于2013年，總部位于美國華盛頓州埃弗雷特，目前擁有約150名員工。其早期最重要的投資者之一奧特曼也是開發(fā)了聊天機(jī)器人ChatGPT的人工智能公司OpenAI的創(chuàng)始人，而微軟又是OpenAI的投資方。
迄今為止，Helion已籌集5.7億美元風(fēng)險(xiǎn)投資，其中奧特曼2021年投資了3.75億美元。他表示，核聚變的潛力“巨大得令人難以置信”，“如果我們能讓它起作用，如果我們能真正實(shí)現(xiàn)豐富、廉價(jià)、安全、清潔能源的夢想，這將改變社會。這就是為什么我這么長時(shí)間以來一直對這個(gè)項(xiàng)目充滿熱情。”
據(jù)CNBC報(bào)道，奧特曼表示，之所以喜歡OpenAI和Helion這兩家公司，“原因是如果我們能降低智能和能源成本，我們所有人的生活質(zhì)量將大幅提高。”如果對人工智能的需求和使用繼續(xù)增加，那么對能源的需求也會增加。在他看來，OpenAI和Helion這兩個(gè)項(xiàng)目對人類的未來同樣重要，而且相互關(guān)聯(lián)，“如果我們能用越來越少的錢讓人工智能系統(tǒng)變得越來越強(qiáng)大，就像我們在Helion試圖在能源方面做的那樣，我認(rèn)為這兩個(gè)項(xiàng)目在精神上非常一致。”
作為此次電力采購協(xié)議的一部分，Helion預(yù)計(jì)將在2028年之前上線核聚變發(fā)電設(shè)備，并在商定的一年內(nèi)達(dá)到50兆瓦甚至更大的目標(biāo)發(fā)電規(guī)模。當(dāng)聚變裝置全速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生50兆瓦的能量時(shí)，它將能夠?yàn)槿A盛頓州大約4萬戶家庭提供電力。雖然Helion與微軟的協(xié)議是讓50兆瓦的電力上線，但該公司的最終目標(biāo)是生產(chǎn)1GW（1GW=1000兆瓦 ）電力，也就是賣給微軟的50兆瓦的20倍。Helion目前正在建造其第七代核聚變裝置“北極星”（Polaris），目標(biāo)是在明年之前發(fā)電。
據(jù)《麻省理工科技評論》（MIT Technology Review）報(bào)道，Helion預(yù)計(jì)將發(fā)電廠建在華盛頓州的某個(gè)地方。50兆瓦對于發(fā)電廠來說并不多，一個(gè)典型的美國天然氣發(fā)電廠的發(fā)電能力現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過500兆瓦。但如果Helion成功了，那將是一件大事，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)、商業(yè)化的核聚變發(fā)電廠可以提供穩(wěn)定的清潔電力，不存在太陽能和風(fēng)能的間歇性挑戰(zhàn)，也不存在與核裂變技術(shù)相關(guān)的爭議和擔(dān)憂。
核聚變技術(shù)挑戰(zhàn)和發(fā)電監(jiān)管挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)核電站的核裂變反應(yīng)是將原子分開，而核聚變則是在極高的溫度下將原子聚集在一起。這就產(chǎn)生了一個(gè)新原子，失去了一些質(zhì)量，損失的質(zhì)量產(chǎn)生了大量的能量。
大多數(shù)其他實(shí)驗(yàn)室和初創(chuàng)公司依靠強(qiáng)大的激光或被強(qiáng)大磁體包圍的托卡馬克（一種利用磁約束來實(shí)現(xiàn)磁約束聚變的環(huán)性容器）來創(chuàng)造持續(xù)發(fā)生聚變反應(yīng)的條件。比如去年12月由美國政府資助的勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室首次成功在激光核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)“凈能量增益”，即聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量大于促發(fā)該反應(yīng)的鐳射能量。這也是到目前為止唯一一個(gè)實(shí)現(xiàn)“凈能量增益”的研究小組。
另外，將核聚變商業(yè)化的著名途徑之一是使用托卡馬克裝置。法國南部在建的國際核聚變項(xiàng)目ITER（國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃）正在建造托卡馬克。從麻省理工學(xué)院分離出來的聚變初創(chuàng)公司聯(lián)邦聚變系統(tǒng)（Commonwealth Fusion Systems，CFS）已籌集超過20億美元資金，該公司也在使用托卡馬克技術(shù)，計(jì)劃在21世紀(jì)30年代初將其第一座發(fā)電廠接入電網(wǎng)并出售電力。
據(jù)《麻省理工科技評論》報(bào)道，Helion在開發(fā)的特殊方法是“脈沖不點(diǎn)火聚變系統(tǒng)”，裝置是一個(gè)6×40英尺（1英尺=0.3048米）的杠鈴形狀的“等離子加速器”，它使用強(qiáng)大磁體將氣體混合物加熱到能讓原子分裂的程度，在設(shè)備的兩端形成被稱為等離子體的超高溫物質(zhì)環(huán)。磁體會以每小時(shí)100萬英里（約合161萬公里）的速度推動這些環(huán)相互撞擊，并在裝置中間進(jìn)一步壓縮它們，從而產(chǎn)生超過1億攝氏度的溫度，引發(fā)核聚變反應(yīng)，其中原子核碰撞，質(zhì)子和中子結(jié)合，釋放出各種粒子，并產(chǎn)生能量。
等離子加速器。
其他核聚變方法需要額外的步驟將能量轉(zhuǎn)化為電能，但Helion首席執(zhí)行官大衛(wèi)柯特利（David Kirtley）表示，Helion的核聚變過程可以直接回收電力。當(dāng)?shù)入x子體繼續(xù)加熱和膨脹時(shí)，它自己的磁場會推動設(shè)備周圍磁體產(chǎn)生的磁場，這就驅(qū)動了帶電粒子流，也就是所謂的電流。而這反過來又給一個(gè)被稱為電容器的能量存儲裝置充電，該裝置為磁體供能發(fā)射下一個(gè)脈沖。
威斯康星大學(xué)麥迪遜分校核工程教授保羅威爾遜（Paul Wilson）表示，如果一座商業(yè)核聚變發(fā)電廠在2028年建成并投入運(yùn)行，他會感到驚訝，但如果真的發(fā)生“將是令人興奮的”。
他同意Helion的方法有固有優(yōu)勢，但也注意到一些弊端。實(shí)現(xiàn)核聚變最簡單的燃料選擇是氫的兩種同位素，也就是氘和氚的組合，但Helion用氦-3替換了后者，這將產(chǎn)生更少的中子。氦-3是一種非常稀有的氦，Helion曾從美國政府的戰(zhàn)略儲備中獲取氦- 3，目前也開始自己制造。利用氦-3使獲得必要燃料的過程和實(shí)現(xiàn)聚變條件所需的工程變得復(fù)雜。脈沖方法也使得前期工程更加棘手，威爾遜說，挑戰(zhàn)在于能否產(chǎn)生足夠大的脈沖來得到足夠的能量，然后捕獲足夠的能量來為下一個(gè)脈沖提供能量。“如果他們能夠做到這一點(diǎn)，那么他們在系統(tǒng)其余部分可能面臨的工程挑戰(zhàn)將比其他一些公司正在努力完成的要容易得多。”
除了技術(shù)挑戰(zhàn)，Helion要想將核聚變產(chǎn)生的電力提供給客戶，需要在傳輸和監(jiān)管方面進(jìn)行多年的提前規(guī)劃。在美國，將新的發(fā)電設(shè)備接入電網(wǎng)需要數(shù)年時(shí)間�？绿乩硎�，公布微軟采購Helion電力的消息，原因之一就是可以與相關(guān)社區(qū)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和電力公司合作。
