撰文 W·韦特·吉布斯（W. Wayt Gibbs） 

翻译 雷奕安

坐在三阿尔法能源公司（Tri Alpha Energy）实验聚变堆的控制室里，我们正在准备启动聚变反应。看着眼前标着“等离子枪”和“放电控制”的显示屏，我感到有点紧张。这座反应堆是未来发电厂的早期原型，这种电厂能够以可控的方式，像恒星和氢弹那样产生能量。

这座反应堆位于美国加利福尼亚州尔湾附近一个看上去平淡无奇的仓库里。在头顶的监控屏上，我看见仓库里的工作人员正离开巨大的反应堆，朝门走去。反应堆中心是一个闪亮的柱状真空室，长度大约相当两辆首尾相接的校车，周围绕着一圈环形电磁铁，共24块。这些电磁铁比我高一点，跟我的大腿一样粗。在我的控制下，真空室内的温度会上升到大约一千万摄氏度——虽然只是一瞬间。

 “按一下那个按钮，”操作员告诉我。我照办了。

在附近的一座建筑内，今天早上在本地电网的驱动下旋转起来的四个沉重的飞轮，瞬间释放出20兆瓦的强大电力。电流让环形电磁铁产生强大的磁场，并给一组大容量的电容器充满电，为即将发生的超强放电做好准备。两分钟之内，控制屏幕上所有仪表提示的状态都从“准备中”变成了“已就绪”。

操作员俯身靠近一个麦克风：“启动”，高音喇叭传出了他的声音。警报灯开始闪动。我将鼠标光标移到“启动”按钮上，然后点击。

电容器将它们积攒的巨大电量在一微秒中释放出来。两团氢离子云在柱状真空室的两端形成，并被射入真空室中心，速度接近每小时100万千米。两团氢离子碰撞在一起，形成一团形如巨大中空雪茄的旋转等离子体。

听起来很震撼，但是在控制室中，既没有闪光，也没有轰鸣，只发出微弱的“ping”的声音，就像反应堆的房间中有人把扳手掉在水泥地上。很快，等离子体团散掉了，计算机开始处理反应堆中几十个传感器获取的上十亿字节数据流。警报灯熄灭，工作人员回到自己的岗位。

这只是又一次平常的聚变反应。如果你每天启动聚变多达一百次，就像三阿尔法公司现在这样，那么再来一次不算什么大事。

在今年2月我来参观之前，两年的时间内，C-2U实验堆已经启动了50 000次。因此，三阿尔法公司已经积累了足够的数据，可以开始下一步的工作了。4月，公司的技术总监米希尔·宾德鲍尔（Michl Binderbauer），一位瘦高、容易兴奋的物理学家，命令工程师们将实验堆拆掉并回收有用的部件，用来组装更先进的改进型反应堆C-2W。这一工作将在2017年中期完成。

三阿尔法公司的注入器（黄色和银色部分）会射入中性原子束，让炽热的等离子体不断旋转，并使其在反应堆核心保持稳定。图片来源：《环球科学》

三阿尔法公司的做法是，迅速建成一座原型堆，充分进行测试，然后马上更新换代，这与常规的聚变研究方法有很大差别。几十年来，做学术研究的科学家设计了巨大的机器，试图利用它们来理解高温高压条件下等离子体的神秘行为——按理说这样的等离子体应该发生聚变，但却经常做不到。而宾德鲍尔，维也纳一位创业企业家的儿子，开创了一种新的聚变研究风格。他们由投资人出资，用工程师的思维，专注于建造一个实际可用的聚变发电厂，而不是一座高能物理纪念碑。

还有几家创业公司，例如位于加拿大温哥华郊外的通用聚变公司（General Fusion），同样确信自己能够建成一座商用反应堆，而无须解决聚变之路上遇到的所有物理细节问题。这些聚变电厂的燃料可以从海水或一些常见矿物中提取，几乎是取之不尽的，而且也不含碳。因此，这样的电厂几乎不会排放任何温室气体。它们也基本上没有辐射泄漏和核武器扩散的风险，还能每天不间断地为城市生产足够的电力。这些先驱者要做的，只是解决人类迄今为止遇到的几个最难的物理和工程问题而已。

米歇尔·拉伯奇，通用聚变公司的创始人和首席科学家，正在展示一个诊断仪器。这个仪器可以用来测试还没有被证实的物理原理。“有很大的可能不如人意，但也可能是一个惊喜，“他说。图片来源：《环球科学》

目前，这些实用主义者引起了大家的注意，因为学院派科学家已经走入死胡同：那些巨大的反应堆搞清了一些聚变的科学问题，但是直到本世纪中叶，这些反应堆也不能真正用来发电。一个例子是美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（National Ignition Facility, NIF）。这是一座造价40亿美元的实验装置，它会用万亿瓦特功率的强大激光轰击一个很小的燃料罐。“NIF一年只能进行几百次聚变”，宾德鲍尔用他的奥地利口音轻快地说。而一座发电厂一天必须启动聚变几万次。NIF在武器研究方面的确发挥了作用（这也是该装置的主要目标），但是它的能量输出必须再增加3万倍才能勉强补偿激光的能量消耗，然后再增加很多倍才会有商业价值。两年前，利弗莫尔终止了一座原型聚变发电厂的设计工作。

第二个令人失望的例子是ITER，一座由多国合作在法国建设的10层楼高的装置。它会利用巨大的超导磁铁控制等离子体，使其在1.5亿摄氏度下燃烧几分钟。ITER即使成功，也不会发电。

政治家们在2006年启动ITER计划时，希望能用110亿美元在今年（2016年）完成建造工作。但是到今年5月为止，费用已经飙升到200亿美元，其中美国要承担大约50亿美元。而且直到2035年之前，该装置都不可能完全建成。沮丧的参议员们以90比8的投票，要求取消美国对该计划的资助。但是，美国能源部随后提交的报告对ITER表达了有保留的信任，在本文写作之时，美国国会决定继续支持该项目，至少持续到明年。

鉴于这些大型项目进展缓慢，宾德鲍尔和其他同行将他们的希望寄托在小型装置上，这些装置实现聚变的方案也与那些大项目有所不同。要实现聚变，科学家必须将少量的燃料压缩到足够致密，加热到足够高的温度，约束足够长的时间，从而让原子核融合在一起，将它们的少量质量转变为大量的能量。NIF和ITER实现聚变的条件是两个不同的极端。实现聚变的条件包括不同的等离子体密度和能量约束时间（等离子体保持高温的时间长短）。大多数新方案都在极端条件之间寻找最佳聚变参数，此前，很少有研究是探索这些区域的。

同样重要的是，这些创业公司即使不能取得成功，也可在较短的时间内确认其方案是不可行的。他们的聚变反应堆“可能比ITER便宜100倍，更容易建造，建造速度也更快，从而为他们取得更迅速的研究进展提供了条件”，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的聚变科学家斯科特·许（Scott Hsu）说。他本人也在另一家聚变创业公司HyperV Technologies工作。（在该公司的方案中，数百支等离子枪同时向球形反应堆的中心发射氩等离子体，让等离子体聚集在一起压缩氢燃料。）如果这类方案存在什么致命缺陷，那么在空耗几十亿美元资金和几十年时间之前，就很可能被大家发现了。

这一点让它们的投资人很满意。通用聚变公司（General Fusion）得到的1亿美元投资中，部分来自亚马逊公司的创始人杰夫·贝索斯（Jeff Bezos）、加拿大政府，以及马来西亚的主权财富基金。三阿尔法公司声称已筹集数亿美元投资，投资人包括高盛公司，保罗·艾伦（Paul Allen，微软公司的共同创始人）。另一个进展迅速的团队是桑迪亚国家实验室，他们的部分资金支持来自能源部先进研究计划局（ARPA-E），这家机构也像风险投资那样资助一些长线项目。

投资人在打高风险、高回报的赌。的确，聚变研究领域满是这种例子，“大自然说，’想法很好，但是那样行不通’“，桑迪亚项目的高级理论研究员斯蒂芬·A·斯卢茨（Stephen A. Slutz）打趣地说。