核融合發電成本難題現曙光，新技術省下億美元雷射設備

Pacific Fusion發表突破性實驗結果，透過磁場洩漏技術消除昂貴雷射系統，為核融合商業化鋪路。

核融合發電面臨的最大問題始終未解：如何確保啟動融合反應的成本不會高於售電價格？許多公司都有想法，但至今無人破解。然而，Pacific Fusion今天公布的實驗結果，可能為這個難題帶來轉機。

該公司在桑迪亞國家實驗室進行的實驗顯示，他們找到了消除部分昂貴設備的方法，其中包括價值超過1億美元的雷射系統。

核融合商業化的時間賽跑

大多數核融合新創公司都瞄準2030年代前中期啟動首座商用核融合發電廠。Commonwealth Fusion Systems等公司信心十足，正在建造耗資數億美元的大型反應爐，但設備要到明年才會啟動，經濟可行性問題依然懸而未決。

Pacific Fusion採用的是「脈衝驅動慣性約束融合（ICF）」技術。其核心概念類似於國家點火設施（NIF）的實驗：快速連續壓縮小型燃料球，壓縮使燃料內的原子融合並釋放能量。

不同之處在於，NIF使用雷射啟動壓縮，而Pacific Fusion希望使用大功率電脈衝。這些脈衝會產生磁場包圍燃料球——大約橡皮擦大小——在不到1000億分之一秒內使其壓縮。

「壓縮越快，溫度越高，」Pacific Fusion共同創辦人兼技術長Keith LeChien告訴TechCrunch。

脈衝驅動ICF的挑戰在於，這個過程通常需要一點「助跑」才能正常工作。為了在燃料球中創造足夠熱的融合條件，研究人員一直使用雷射和磁鐵進行預熱。

「這只是一點點能量，在壓縮前給它一點推動力，」LeChien說，大約佔總能量的5%到10%。但額外的雷射和磁鐵增加了機器的前期複雜性、成本和維護需求，使得以競爭性價格售電變得更加困難。

特別是雷射系統的成本驚人。「這類高增益系統所需的雷射規模超過1億美元，」LeChien表示。

在桑迪亞的實驗中，Pacific Fusion調整了包覆燃料球的圓筒設計，並調節了傳送給它的電流。在引發融合反應的大電脈衝之前，公司讓一部分磁場洩漏到燃料中，在壓縮過程中進行預熱。

「我們可以對這個圓筒的製造方式做出非常細微的改變，讓磁場在壓縮前洩漏或滲透到燃料中，」LeChien說。

Pacific Fusion的燃料裝載在包裹鋁箔的塑料靶材中。通過改變鋁箔厚度，公司可以調節到達燃料的磁場量。外殼需要一定精度製造，但並不複雜，LeChien說——大約相當於.22口徑子彈殼的要求。

「這是一個已經磨練、製造和完善了100多年的工藝，」他補充道。

這項技術突破對亞洲地區具有重要意義。中國大陸正大力投資核融合研究，包括EAST（東方超環）等大型項目。台灣的工研院也在相關領域有所布局。如果成本問題得到解決，核融合發電可能重塑整個亞洲的能源版圖。

對於能源高度依賴進口的東亞國家而言，經濟可行的核融合技術意味著能源獨立的可能性。這不僅是技術問題，更是地緣政治和經濟安全問題。

這些調整並不會顯著改變Pacific Fusion需要傳送給目標的能量。「實際上讓磁場進入燃料中心並不需要太多能量，」他說。「這是一個很小的比例，遠少於1%。這是系統總能量中非常非常小的一部分，所以實際上是不明顯的。」

消除磁鐵系統將簡化系統及其維護需求，對整體成本產生適度影響。但去除雷射將大幅削減成本。

LeChien表示，這樣的實驗也有助於完善公司的模擬，確保它們與現實世界發生的情況一致。「很多人模擬了一些東西並說：『哦，這會起作用，那會起作用』，」他說。「模擬某個東西、建造它、測試它並讓它工作是完全不同的遊戲。完成這個循環很困難。」