剑桥初创公司悄然研发桌面级核聚变装置

微型化核聚变新路径

提到核聚变能源，人们脑海中浮现的往往是配备巨型激光阵列或超导磁体的庞大工业设施。然而，美国马萨诸塞州剑桥市的一家初创公司却一直在低调打造一台可以放在桌面上的聚变装置。

该公司联合创始人兼CEO云开（Yun Kai）在视频通话中，向我们展示了其设备的光学系统。Cambridge Heavy Industries自创立以来一直在麻省理工学院附近的一间小型实验室中开展秘密研发工作，此次云开向媒体首次披露了公司的核心技术。

“我们有意建造小型模块化反应堆。它体积小巧，可置于实验台上，”他表示，”正因为尺寸小，所有环节都变得更加简便。”

小巧的设计让Cambridge Heavy能够以极快的速度进行实验和方案迭代。”这种小型模块的形态，每天可进行50至80次实验，”云开介绍道。这些实验产生的数据将被输入AI驱动的信号中，用于持续优化装置设计。

这种灵活高效的研发模式已成功吸引了投资者的关注。近日，该公司以Azolla Ventures领投完成了一笔620万美元的种子轮融资，Overlay、Neta基金会、P3A、MassCEC以及Rothrock家族等均参与了投资。

Cambridge Heavy的聚变反应堆采用激光压缩燃料靶的技术路线，与之前实现受控聚变反应能量净增益的突破性实验原理相似。但与传统的惯性约束聚变设计不同，该公司方案大幅减少了引发聚变所需的激光器数量。

该系统主要使用两束激光来驱动点火。其中一束激光被分成多条光束，以同心圆环的方式依次照射到扁平圆形的燃料靶上——从外圈开始向内推进。

第一圈激光首先在燃料靶内部引发一道压缩波向内传播，随后几圈激光则被精确计时，在恰当时刻推动这道冲击波，进一步压缩燃料。

当冲击波抵达靶心时，激光同时作用于靶标，产生高温并生成磁场。在合适的压力和温度条件下，聚变反应由此发生。

云开介绍，该设计的独特之处在于以相对较低的激光功率即可产生极高压力。这一概念源于麻省理工学院化学家基思·纳尔逊（Keith Nelson）的实验室。在那里，研究人员利用激光脉冲研究极端条件下的材料特性。随着他们逐步提升压力水平，逐渐发现已接近可实现聚变的条件。

Cambridge Heavy计划在约十年内，基于当前概念开发出配套的聚变电站。届时需要将设计进行规模化放大，建成后的电站规模将大于当前桌面原型机，但仍小于其他聚变电站。云开表示，其规模大约相当于两个篮球场，届时将验证该技术路线是否足以支撑商业化发电。

在聚变电站问世之前，Cambridge Heavy计划利用其小型装置生产氚——一种稀有氢同位素，将是目前几乎所有在建聚变反应堆的必需燃料。目前氚的价格约为每公斤30,000美元。

每座聚变电站每年仅需少量氚，约以克为单位计算，但全球氚储量极为稀少，目前仅存约40公斤。据最近的一项研究预测，若不开发新的氚来源，到2054年聚变能源产业将短缺约28公斤氚，按当前价格计算，缺口价值高达8.4亿美元。

尽管各家聚变初创公司正在设计可使反应堆实现氚燃料基本自给的系统（可能仍需少量补充），但这一过程预计需要长达10年时间。云开透露，这为Cambridge Heavy在推进聚变电站研发的同时，提供了可观的氚生产收入窗口期。

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