【美洲华联社9月19日综合报道】繁华的上海市以世界著名的灯光秀来庆祝国家庆典，用耀眼的色彩照亮摩天大楼，就像中国创新的灯塔。正是在这里，科学家和工程师们日以继夜地工作，追求全球技术的下一个大事件，从6G互联网和先进的人工智能到下一代机器人。就在这里，在一条不起眼的市中心街道上，一家名为Energy Singularity的小型初创公司正在研究一种非凡的东西：核聚变能源。
上面一段话是CNN对上海科技领域最新发展的描述。CNN的报道称，美国公司和行业专家担心，随着新的聚变公司在中国各地涌现，北京的投资超过了华盛顿特区，美国正在失去其在掌握这种近乎无限的清洁能源形式的竞赛中长达数十年的领先地位。
核聚变是为太阳和其他恒星提供动力的过程，在地球上复制是非常困难的。许多国家已经实现了聚变反应，但将其维持足够长的时间以在现实世界中使用仍然难以实现。掌握核聚变是一个诱人的前景，无论哪个国家首先驯服它，都有望获得财富和全球影响力。
这种能量的好处是它的纯粹效率。受控聚变反应释放的能量大约是燃烧煤炭、石油或天然气的400万倍，是当今使用的核能裂变的四倍。在这个关键的十年里，它不会及时开发出来应对气候变化，但它可能是未来变暖的解决方案。
据CNN报道，美国能源部聚变能源科学办公室负责人Jean Paul Allain表示，中国政府正在向该项目投入大量资金，每年估计将投入10亿至15亿美元用于聚变。相比之下，拜登政府每年花费约8亿美元。Allain告诉CNN，“对我来说，比数字更重要的是他们做这件事的速度有多快。”
两国的私营企业都持乐观态度，他们表示，尽管仍存在巨大的技术挑战，但到21世纪30年代中期，他们可以在电网上获得聚变发电。
美国是世界上最早采取未来主义策略的国家之一，自20世纪50年代初以来就认真从事聚变研究。中国在那个十年晚些时候开始涉足核聚变。最近，它的步伐加快了：根据日经新闻发布的行业数据，自2015年以来，中国的核聚变专利激增，现在比其他任何国家都多。
上海的初创公司Energy Singularity只是中国经秒速度的一个例子。自成立以来的三年里，这家公司建造了自己的托卡马克（tokamak），比任何可比的反应堆都快。托卡马克是一种高度复杂的圆柱形或环形机器，它将氢气加热到极端温度，形成汤状等离子体，在其中发生核聚变反应。
对于一家正在研究世界上最困难的物理谜题之一的初创公司来说，Energy Singularity非常乐观。这是有理由的：它已经获得了超过1.12亿美元的私人投资，并且还实现了世界第一：它目前的托卡马克是唯一一个在等离子体实验中使用先进磁体的托卡马克。
这种磁体被称为高温超导体，比老式托卡马克中使用的铜磁体更强。根据麻省理工学院研究相同技术的科学家的说法，他们允许较小的托卡马克产生与较大的托卡马克一样多的聚变能，并且可以更好地限制等离子体。
Energy Singularity公司表示，该公司计划在2027年之前建造第二代托卡马克装置，以证明其方法在商业上可行，并预计在2035年之前可以向电网供电的第三代装置。
总部位于华盛顿特区的聚变工业协会首席执行官Andrew Holland表示，相比之下，美国的托卡马克正在老化。因此，美国依靠其盟友在日本、欧洲和英国的机器来推进其研究。
Andrew Holland指出，中国东部正在建设一个耗资5.7亿美元的新聚变研究园区，名为CRAFT，预计将于明年完工。他告诉CNN，“我们没有这样的东西。”
普林斯顿铂物理实验室已经升级其托卡马克装置10年了。美国另一台运行中的托卡马克装置DIII-D是一台有30年历史的机器。美国国家实验室没有现代化的聚变设施。
CNN的报道称，美国工业界越来越不安，认为中国正在自己的游戏中击败美国。Andrew Holland说，中国已经建造或计划建造的一些下一代托卡马克基本上是美国设计的“复制品”，并使用类似于美国制造的组件。
Andrew Holland表示，中国国家资助的BEST托卡马克预计将于2027年完工，是联邦聚变系统公司设计的托卡马克的复制品，该公司位于马萨诸塞州，与麻省理工学院合作。这两种设计都采用了Energy Singularity使用的同一种先进磁体。
Holland说，中国一家私营公司正在建造的另一台机器看起来与美国Helion公司设计的托卡马克非常相似。他
以太阳能电池板技术为例说：“他们是快速追随者，然后通过主导供应链来发挥领导作用。”。“我们意识到这一点，并希望确保这不是前进的方向。”
激光与托卡马克
核聚变是一个高度复杂的过程，涉及将通常会排斥的两个原子核压在一起。一种方法是将托卡马克的温度提高到1.5亿摄氏度，是太阳核心温度的10倍。当它们结合时，原子核释放出大量的能量作为热量，然后可以用来转动涡轮机并发电。
几十年来，美国一直是核聚变的领导者；它是第一个在现实世界中应用聚变能的国家——在氢弹中。20世纪50年代初，美国军方在太平洋试验了一系列核武器，这些武器被产生聚变反应的气体“助推”，导致爆炸的威力是广岛爆炸的700倍。
长期维持核聚变更具挑战性，虽然中国在其托卡马克上遥遥领先，但美国在其他技术上也找到了优势：激光。
2022年末，加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们向一个装有胡椒粒大小的燃料舱的圆柱体发射了近200束激光，这是世界上第一次成功产生聚变能净增益的实验。这意味着这一过程产生的能量比加热燃料舱所用的能量更多（尽管他们没有计算为激光提供能量所需的能量）。
实现核聚变的方法还有很多，美国正在对各种技术进行对冲。
英国等离子体物理学家、行业监测组织Fusion Energy Insights的首席执行官Melanie Windridge表示：“我们并不确切知道哪个概念是最好的，而且可能不是。”。她告诉CNN，最终可能会有几种可行的聚变发电方法。“从长远来看，这将归结为成本和其他因素。”但她表示，托卡马克是研究得最好的概念。
Windridge说：“随着时间的推移，对托卡马克已经投入了最多的研究，所以它在物理学方面是最先进的。”。“许多私营公司正在以此为基础。”
随着中国投入研究的资金，托卡马克概念正在迅速发展。位于合肥的中国EAST托卡马克装置将等离子体稳定在7000万摄氏度（比太阳核心温度高五倍）超过17分钟，这是一项世界纪录，也是客观上令人惊讶的突破。
NIF的靶室是魔法发生的地方——那里产生了1亿度的温度和极端的压力，足以将靶压缩到铅密度的100倍。
英国原子能管理局的Mikhail Maslov将其描述为“重要的里程碑”，并补充说，运行长等离子体脉冲仍然是聚变能商业化的最大技术挑战之一。
当中国政府向核聚变项目投入资金时，美国吸引了更多的私人投资。美国能源部的Allain表示，在过去的三到四年里，全球私营部门在核聚变上花费了70亿美元，其中约80%来自美国公司。他说：“在美国，你所拥有的是那种能够真正跳出思维定势、创新并真正解决其中一些差距的创业精神，不仅在科学方面，而且在技术方面。”
对此，CNN称，但如果中国政府继续每年投资超过10亿美元，这可能很快就会超过美国的支出，即使是在私营部门。如果这些投资得到回报，上海丰富多彩的庆祝活动不仅将由核聚变推动，还将为中国带来全新的面貌。