大概两个月前，B 站发布了 2023 年五大科学焦点，可控核聚变赫然在列。

与通常核电站使用的核裂变相比，核聚变才是核能应用领域至高的科学桂冠。后者不仅能量密度更高，且几乎不产生核辐射，是真正的清洁能源。又因为与太阳的工作原理相似，可控核聚变又被称作 " 人造太阳 "。

但在很长的一段时间内，可控核聚变都是一个 " 拖延 " 的游戏，问就是 " 还差五十年 "。

近年来，情况正在发生改变：巨量资金成倍涌入可控聚变行业，各国商业化聚变公司不断更新进展，甚至带飞了上游产业链公司。FIA（聚变产业协会）的一份报告显示，在其调查的 40 余家商业化可控聚变公司中，有 25 家认为聚变堆将在 2035 年之前首次实现并网发电。

2021 年秋，一支清华团队落户西安，并给出详细计划：2024 年初步验证方案可行性，2024 年 -2027 年建造新一代装置，彻底验证方案的工程可行性，随后将开始建设商业示范堆。

12 月初，镐科技（ID：Hao-keji）来到这家叫星环聚能的公司，一睹清华大学与陕西星环聚能科技有限公司（下称 " 星环聚能 "）联合建设的 SUNIST-2 实验装置，并与创始人陈锐就可控核聚变的现在与未来进行深入交谈。 " 人造太阳 " 有机会在西安升起吗？

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" 永远的五十年 "

1999 年秋，北京天气渐凉，星环聚能的两位创始人陈锐与谭熠相识。他们同时进入清华大学工程物理系。那时，清华的可控核聚变球形托卡马克装置 SUNIST 还未建设完成。

可控核聚变之于世界都是一件遥不可及的事情，人们总是用 " 永远的五十年 " 来形容它。为何如此，与核聚变反应的苛刻条件有关。

核聚变就是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。其中，在地球上最容易发生聚变反应的就是氢的同位素——氘氚（d ā o chu ā n）之间的反应。类似的核聚变反应无时无刻不发生在太阳上，并向人类提供需要的几乎所有能量。

▲太阳上每时每刻都在发生核聚变反应

因此，可控核聚变又被称作 " 人造太阳 "。但是控制太阳并不容易，想要在地球上发生可控核聚变反应，燃烧温度需要在一亿摄氏度以上。而人类目前已知地球上熔点最高的物质只能承受 4215 摄氏度，还不够核聚变反应的零头。

也就是说，我们没有能够承受核聚变反应的 " 锅炉 "。但可控核聚变的能量密度实在是诱人，不到百吨燃料产生的能量，就足以供人类使用一年。

为此，科学家们冥思苦想，终于想了一个办法，让燃料飘在锅炉中间，而不接触内壁。上世纪五十年代，苏联科学家发明了一种性能优越的可控核聚变装置，这也成为后来商业化公司中最为主流的可控聚变路线：托卡马克 / 球形托卡马克。

近年来，核聚变技术不断产生突破性进展，据美国《新闻周刊》网站报道，2022 年核聚变领域的私人投资额激增，仅一年的投资额就超过此前的累计投资总额。此外，全球不少公司也公布了雄心勃勃的工程规划。

目前来看，世界上的可控核聚变反应装置可分为三类：

一是多国通力合作的国际性大型装置，比如大名鼎鼎的 ITER，也是目前世界上最大的托卡马克装置；二是各国自建的国家装置，比如美国的 NIF、中国的 EAST、HL-3 都属此类；第三就是国家队之外，近几年迅速崛起的商业化可控聚变公司。

在谭熠大三那年，清华大学建成了我国第一个球形托卡马克装置。多重偶然因素下，谭熠成为该装置运行团队的一员。但可控核聚变始终遥远，那时的他从未想过如今的商业化热潮。

02

再不干，来不及了

从 " 永远的五十年 "，走到如今的商业化公司，谭熠用了很多年。曾有投资人指着星环聚能的设备感慨 :" 这里面，汇聚的是谭老师的毕生所学。"

2003 年，谭熠获得清华大学核工程与核技术专业学士学位，此后他在清华继续深造、搞科研、教书 …… 日子按部就班地过着，哪里有问题就解决哪里。

谭熠所在的清华团队陆续研发了高功率电源系统、冷却循环水系统、信号采集系统、集成控制系统等几乎关于托卡马克的全部配套。

调侃起谭熠这段经历，陈锐说：" 穷啊，全都是自己干，他们二十年也就花了几千万。"要知道，在核聚变领域，投入上亿、甚至几十亿元的资金也是很正常的。

但谭熠最初感觉到这事儿可行，是在 2016 年。那时，正值第二代高温超导带材产生突破，另一边来自国外同行的核聚变团队也开始崭露头角，都给了谭熠信心。

通过在运行清华大学托卡马克过程中开发的相关技术，谭熠、陈锐和另一位清华校友，曾经孵化过一个听声监测机器故障的公司，至今年营收已达上亿。因此，从 18、19 年开始，他们就在想，" 既然聚变相关技术转化的公司都可以做，那聚变本身有没有可能？"

▲谭熠（左）与陈锐（右）

这个想法在讨论中逐渐成熟，但问题是钱从哪里来？

国家科研经费的路子走不通，因为国家的相关经费大部分都分配到了强大的中科院等离子体所和核工业西南物理研究院两支研究可控核聚变的国家队。

另一边，在国外，笼罩在该领域 " 永远的五十年 " 魔咒逐渐被资本打破，风投接连涌入核聚变行业。其中，不乏人们熟知的大佬，比尔盖茨、OpenAI 的创始人山姆 · 奥特曼都投资了相关公司。

陈锐说，那时候就感觉有点紧迫了，国外麻省理工团队成立的 CFS 进度确实很快。而他觉得，" 谭熠的这个方案其实很酷，很有优势，是有可能和欧美 PK 一下，更快做出来的。"

再不做，真的来不及了。摆在陈锐和谭熠面前的只剩下一条路：商业化。

和谭熠埋首核聚变不同，大学毕业后，陈锐去了悉尼，攻读经济学博士。2013 年，他回国在中央财经大学执教。因为量化交易的代码问题经常去找谭熠，他调侃说，" 谭熠是核聚变界最会写代码的人。"

当时机成熟，在创业这个重大的十字路口前，陈锐决定，辞职 all in。2021 年秋，星环聚能就此成立。

2022 年 6 月，星环聚能迈出商业化最重要的一步，获得了来自多家投资机构的数亿元融资，其中包括专注于硬科技领域，以投资前沿科技著称的中科创星，顺为资本、昆仑资本、和玉资本、九合创投以及红杉种子基金等多家知名机构。

03

清华团队扎根西安

12 月 1 日，镐科技到达星环聚能位于高陵的零号试验场地，这里安装着价值上亿的由清华大学与星环聚能共同建造的可控核聚变实验装置 SUNIST-2。当时正值午休，我们穿过办公区、戴上安全帽，随后看到了那块球形钢铁。

球体周围被复杂的线圈包围，最为醒目的是水平方向的白色线圈，以及垂直方向的八个紫色线圈。球体本身是一个真空室，在其内部还有根贯穿两极的圆柱体。这就是球形托卡马克，也是世界上可控核聚变商业化团队中使用最多的方案之一。

星环聚能的▲第一代实验装置 SUNIST-2

托卡马克是由俄语音译而来，它的意思就是带有电磁线圈的环形真空室。当它工作时，线圈中通入不断变化的电流，进而产生强力的磁场，来约束真空室中的等离子体（燃料）。

那个让陈锐觉得很酷的方案将在这里得到初步验证，在向大家分享这个方案前，有个关于核聚变的小知识需要科普：

在地球上要发生核聚变，首先，要将燃料加热到 1 亿摄氏度以上。这时，燃料的原子核和电子分离，形成一坨原子核和电子混合的浆糊，这个浆糊就叫做等离子体。

这么高的温度，会导致浆糊中的粒子异常活跃，原子核之间发生疯狂碰撞，结合到一起。核聚变反应就这么发生了。在这个过程中，整体物质质量变轻，亏损的质量以能量的形式释放出来。（质能方程：E=mc²）

看起来核聚变很简单，加热就好了。但是要知道，太阳的核心温度也就 2000 万摄氏度，这相当于把一个更热的太阳放在锅炉（托卡马克）里烧。

▲ SUNIST-2 实验装置内部

回过头再来看，星环聚能的技术路线：他们采用磁约束方式来管住等离子体，让其飘在空中，不挨着真空室内壁。同时，用磁重联的方式加热等离子体，可以简单理解为一种自加热。

与其他技术不同的是，谭熠受到汽车发动机的启发。一改传统 " 长时间维持高温等离子体 " 的思路，让等离子体自然消散，再重新点燃。

陈锐这么形容这一过程，" 这就像一个发动机，但是呢，我每次只丢进去一点点汽油，烧了产生能量后，把灰烬稍微清理下，再丢一点汽油 "。如此往复做功，" 汽车 " 始终向前。

但是目前的 SUNIST-2 只是初步验证该方案的可行性，只需要完整地展示整套运行过程，并且通过磁重联将等离子体加热到 1700 万摄氏度，就完成了它的历史使命。据悉，至今该装置累计投入 1.5 亿元，包括场地改造、团队运营在内。

星环聚能的计划是将在下一代装置 CTRFR-1，彻底验证方案的工程可行性，实现等离子体输出能量大于输入能量，即 Q>1。而下一代装置的预算提高到了 10 亿元。

04

星辰大海之外的事情

和陈锐沟通的一个小时里，镐科技还提问了许多关于技术细节的问题。从超导磁体的绕制到不同装置的优劣，话题无数次被岔开，又无数次被陈锐拽回来，" 来，我们接着那个问题 "。理工科的逻辑思维在陈锐身上体现得淋漓尽致。

在这期间，感受最深的是，核聚变宛如一棵原始的科技树。其中的某个枝杈拉出来，似乎都能长成一个行业的参天大树。而这正是，星辰大海之外，星环聚能可能的商业化之路。

陈锐向镐科技分享了目前正在进行，以及将来可能的营收路径。

在 SUNIST-2 装置上，遍布着无数的传感器，而要把这些感受到的信息转化为电信号，不是件容易事。因为在这一百多平的空间中，不仅有着超大功率的电源，还有着不同方向的磁感应电流，电磁环境极其复杂。为了做到这点，其信号采集系统也就具备了较强的技术壁垒。

而在现实环境中，有不少类似的场景，比如：火箭发射、导弹战斗部等。此处市场尚属蓝海，星环聚能因此有机会介入，目前已经产生了百万级别的营收。不过陈锐也坦言这块的市场不大。与核聚变动辄数亿的融资需求相比，杯水车薪。

此外其高功率电源系统，与下一代装置即将装配的高温超导磁体都有鲜明的应用场景，或将成为走向核聚变路程中的一种营收方式。

同时，陈锐提到，投资人其实很专业，并没有和星环聚能签订严苛的投资条款，他们更关心的是技术路线、团队配置等。只是公司最好要有自身造血的能力，在等待融资的过程中，能够把团队维持住。对投资人来说，这就足够了。

但可控核聚变的星辰大海中，不只星环聚能聚能一家商业公司正在发力，各国早已形成激烈角逐。

比如成立于 2013 年的 Helion Energy 已获得来自包括 OpenAI 的山姆 · 奥特曼在内的数亿美元融资，还与微软签订了于 2028 年建设第一座核聚变发电厂的对赌协议。

而面对何时发电这样的终极问题，已有相当数量的核聚变公司预计将在 2035 年之前实现核聚变并网发电。陈锐的回答比较类似，星环聚能的目标是在 2030 年左右，至少能够做出一个商业示范核聚变反应堆。" 目前世界上所有团队都在验证方案工程可行性的阶段 "。

中国工程院院士李建刚则发出了更为确定的声音，他说，" 用不到 10 年的时间，你们一定能看到有一盏灯在中国合肥被核聚变点亮。"

图 / 星环聚能、视觉中国

来源 / 镐京笔记