清潔能源開發競賽：北京大力投入資源推進核聚變研究
在中國東部一座綠樹成蔭的校園裡，施工人員正夜以繼日地建造一座龐大的環形建築，兩翼延伸的雙臂長度堪比航空母艦。
在中國西南部一片昔日的稻田上，一座巨型X形建築也在高度保密的狀態下緊鑼密鼓地施工。直到大約一年前，研究人員通過衛星圖像發現了這一設施，其存在才被廣泛知曉。
這兩項巨型工程是中國迄今為駕馭核聚變能源所做的最具雄心的嘗試，這種能源或將徹底改變人類文明。
核聚變是將原子聚合以釋放巨大能量的過程，其使用的燃料資源豐富，不存在熔毀風險，也不會產生長期放射性廢物。它承諾近乎無限的能源，不僅能滿足人工智慧發展帶來的激增電力需求，還能終結人類對化石燃料的依賴——正是對化石燃料的過度使用，讓地球面臨危險的升溫危機。
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一個世紀前，科學家們首次構想出核聚變這種恆星能源的可能性。近幾十年來，他們通過磁體和雷射技術在實驗室中重現核聚變過程，取得了重大進展。然而，迫使難以控制的原子發生聚合，遠比核裂變（當前核能發電所採用的原子分裂技術）困難得多。
核聚變反應堆必須首先將氫加熱到比太陽還高的溫度，使其轉化為物質的第四態等離子體，然後需要將這種處於劇烈狀態的等離子體約束足夠長的時間，直至原子發生聚變並釋放能量。如今，中國、美國及其他國家正展開激烈競賽，爭相研發能夠實現這一過程的設備，並確保其具備足夠可靠性反覆運行，最終為電網供能。
中美這兩個世界超級大國正圍繞未來能源主導權展開一場日益激烈的角逐。川普政府執政期間，美國致力於石油、天然氣和煤炭的生產與出口；而其主要經濟競爭對手中國已成為太陽能電池板、電池和電動汽車等清潔能源領域的全球主要供應國。
核聚變可能會改變兩國乃至全球的能源格局。任何一個率先掌握這項技術的國家都能在全球範圍內建造核電站，並與能源需求旺盛的國家建立新的聯盟。但中美兩國實現這一目標的戰略路徑卻截然不同。
美國寄望於私營企業和本國的創新能力來取得突破，政府提供有針對性的支持。從東海岸到西海岸，一批初創企業為這一探索注入了新的緊迫感和創造力。
而在世界的另一端，中國政府將核聚變列為國家優先事項，正以驚人的速度調配資源推進相關研究。最近，上海一家初創企業在更短時間內基本實現了美國資金最雄厚的核聚變公司聯邦聚變系統公司取得的一項工程突破。今年夏天，中國政府和私人投資者向一家新成立的國有核聚變公司注資21億美元，僅這一筆投資就相當於美國能源部年度核聚變預算的2.5倍。
兩國的進展很快可能迎來正面較量。
聯邦聚變系統公司表示，其在麻薩諸塞州建造的實驗裝置將在2027年前實現一項關鍵成就：產生的能量超過運行該裝置所需消耗的能量。這一突破將標誌著核聚變有望在未來為數據中心、鋼鐵廠等設施提供電力。
中國頂尖的等離子體物理實驗室也設定了類似目標——位於中國東部那座雙臂形建築之內的一個名為「夸父啟明」(BEST)的新型裝置，也計劃在未來幾年內實現這一里程碑。
「時間非常緊張，」該實驗室的科學家連輝表示。「即便如此，我們對實現BEST的研究目標仍充滿信心。」
國家優先事項
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中國對科學研究及核聚變的重視源自國家最高領導層。
僅在20年前，中國在核聚變領域還微不足道，但其通過與其他國家合作逐步發展壯大。中國曾與法國密切合作，研發出最先進的托卡馬克裝置（一種環形核聚變設備），並成為由33個國家參與的國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目的關鍵貢獻者。在過去十年的大部分時間裡，中美研究人員開展聯合實驗，並盛讚兩國在等離子體物理領域的「長期友誼」。
如今，中國的實驗室和企業正在建設自主研發的尖端研究設施。中國科學院等離子體物理研究所不僅在建造新型BEST托卡馬克裝置，還在附近建設一個佔地約40公頃的綜合園區，研究人員將在那裡研發和測試能在核聚變裝置極端條件下運行的組件。該所科學家還在規劃另一台托卡馬克裝置，計劃在21世紀30至40年代驅動一座示範性核聚變電廠。
ITER的英裔法國物理學家理查德·皮茨於去年1月參觀了BEST項目現場，當時那裡還只是一片空曠的平台；而如今，該設施已完成一半建設。
皮茨表示，中國從參與ITER項目中獲益良多，現在正將這些知識應用於自主創新。「每次去那裡，我都會被龐大的人力規模和極高的執行效率所震驚，」他說。
然而，即便核心技術可行，核聚變反應堆也無法為世界提供能源，除非企業能以經濟可行的方式實現工業規模的建造與運營。
加州大學全球衝突與合作研究所高級研究員吉米·古德里奇表示，在這方面，中國在工程和建設領域的專業知識賦予了其獨特優勢。「美國面臨的風險是，我們可能率先找到可行的技術路徑，但中國會比我們更快實現工程化和規模化應用，」他指出。
最近，聯邦聚變系統公司得以窺見中國的推進速度。
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去年，該公司的科學家發表學術論文，描述了他們的一項重大成就：即將安裝在麻薩諸塞州新型托卡馬克裝置內的巨型D形磁體。這些磁體採用超低電阻導電材料製成，能夠產生超強磁場。
隨後在今年夏天，上海初創企業「能量奇點」的科學家發表了一篇論文，介紹了他們自主研發的、與前者極為相似的磁體。
對聯邦聚變系統公司聯合創始人丹尼斯·懷特而言，這絕非簡單的逆向工程。如此迅速地整合供應鏈、調動製造專業知識來建造和測試這種磁體，展現了「令人驚嘆的技術實力」。
雷射路徑
在中國西南部，核聚變雄心的另一條戰線正以低調得多的方式快速推進。
加州勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的研究人員歷經多年努力，終於在2022年底實現了令人振奮的核聚變潛力演示——其雷射裝置成功使氫靶丸實現「點火」，即反應產生的能量超過了雷射輸入的能量，與此同時，中國工程物理研究院的科學家們密切關注著這一進展。
該院一位資深科學家迅速呼籲中國跟進這一路線。
「利弗莫爾實驗室的成就標誌著人類歷史上一項重大科學突破，」鄭萬國在2023年初的採訪中表示，中國應「加大對核聚變能源的投資和研究力度，以雷射聚變點火為主要技術路徑」。
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短短一年半後，一座龐大的X形設施在綿陽市郊拔地而起。
中國雷射產業報告、科學論文和一項專利申請顯示，該地點將容納「神光四」——一座新型雷射點火設施。這項以「神光」命名的設施提案，其雛形至少15年前就有了，但利弗莫爾實驗室的成功似乎讓這一項目駛入了快車道。
利弗莫爾實驗室主任金伯利·布迪爾表示，綿陽設施的建設速度「令人驚嘆」——她所在的實驗室花了20年時間才建成點火設施並全面投入運行。不過，「要長期可靠、有效地運行這套系統，需要具備深厚的技術積累，而這些都是中國在推進過程中必須學習的經驗。」
中國工程物理研究院的科學家們有充分理由去保密。與利弗莫爾實驗室的許多研究人員一樣，他們也從事核武器研究，而雷射聚變技術為在不引爆實際武器的情況下研究核爆炸條件提供了途徑。
專家表示，在中國國家領導人習近平治下，中國核武庫迅速擴充，其軍方正尋求在不違反全球核試驗禁令的前提下，維護並可能升級核彈頭的方法。
近幾個月來，中國工程物理研究院透露，計劃在四川省會成都再建一座雷射點火設施——這將是一個比綿陽設施小、更偏向商業化的姊妹項目。
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曾經沒沒無聞的武器設計師彭先覺，如今已轉型為能源創業者，力推一個從未嘗試過的聚變裂變混合反應堆構想。彭先覺在今年的一份提案中寫道，中國應「力爭在2040年前實現商業化應用」。
合作還是脫鉤
10月，法國著名物理學家阿蘭·貝庫萊在成都參加國際原子能機構年度核聚變會議時，清晰地感受到了中美在這一領域的分歧——會議上沒有美國科學家的身影。
三位研究人員告訴《紐約時報》，川普政府領導下的美國能源部不鼓勵美國科學家參會。該部門未回應置評請求。
「中國現在具備了創新能力，」作為ITER首席科學家的貝庫萊表示。「不再是簡單的複製或重複。」
中國科學院等離子體物理研究所於11月宣布，歡迎外國科學家利用其新型BEST托卡馬克裝置開展合作。「大門始終敞開，」負責該所海外合作的董少華表示。
然而，隨著能源安全對人工智慧等產業的重要性日益凸顯，美國政府和產業界的許多人如今將核聚變視為一場關乎全球影響力的生死戰場。
「無論誰贏得這場競賽並成功實現技術落地，都將為本世紀餘下的時間奠定基礎，」華盛頓研究機構「特別競爭研究項目」負責人伊利·巴伊拉塔裡表示。
美國能源部於10月發布了一份新路線圖，旨在幫助核聚變產業在21世紀30年代實現發展和商業化。該文件呼籲建設和升級多個科學設施，但取消了此前由能源部牽頭、計劃在21世紀40年代設計和建造一座示範性核聚變電廠的倡議。
該部門表示，取消這一倡議的原因是，美國初創企業已在快速推進這類電廠的建設。
一些科學家認為，美國政府需要採取更多行動。
投資者已向全球核聚變公司注入約140億美元資金，其中76億美元流向了美國企業。「這是一筆巨額資金，但要讓這項技術最終落地，還需要更多投入，」麻省理工學院等離子體科學家喬治·泰南表示。
劉暢曾在美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室擔任物理學家多年。他表示，最近他試圖為自己的團隊招募一些年輕科學家，但實驗室稱沒有相關預算。這類經歷再加上家庭原因，促使他跳槽至中國頂尖學府之一北京大學。普林斯頓實驗室發言人表示，該實驗室不對人事問題發表評論。
劉暢表示，在美國，由於政府支持不足，許多核聚變研究人員轉而加入初創企業。
他說，相比之下，中國官員正投入大量資源，尋求解決人類能源需求的「終極方案」。「他們真的能在重要領域投入資源。」
