微型冷核聚变反应堆 (核聚变反应堆进展图)

核聚变能源是人类孜孜以求的能源圣杯。然而,要实现核聚变并不容易,我们需要将燃料加热到超过太阳核心温度几倍的高温,达到至少1亿摄氏度,才能使燃料中的原子核产生足够压力来融合。

为了达到这个目标,科学家们设计了一种装置叫做托卡马克(tokamak),它是一种利用强磁场来约束和加热等离子体(plasma)的装置。

等离子体是一种由带电粒子组成的物质状态,它可以被磁场控制。托卡马克的形状通常是圆环状或圆环扁平化的,等离子体在其中沿着环形路径运动。

目前,世界上最大的托卡马克项目是国际热核聚变实验堆(ITER),它是一个由35个国家和地区共同参与的国际合作项目,位于法国南部。

ITER计划在2025年开始首次等离子体运行,并在2035年实现产生比输入更多的能量的目标。ITER的直径约为30米,重量约为2.3万吨。

然而,在英国、美国和德国等国家,有一些核聚变创业公司正在开发一种体积更小、成本更低、效率更高的托卡马克装置,它们被称为球形托卡马克(spherical tokamak)。

球形托卡马克与传统的托卡马克不同,它们将等离子体约束在一个类似于去掉了核心的苹果形状中,这样可以提高等离子体的密度和压力,从而降低所需的温度和磁场强度。

首个高温超导托卡马克装置总装,托卡马克核聚变五亿摄氏度

球形托卡马克中受约束的等离子体

来自英国的球形Tokamak

其中一家领先的球形托卡马克公司是英国的Tokamak Energy Ltd.。该公司成立于2009年,致力于在未来十年内实现商业化的核聚变能源。

该公司正在开发一种结合了球形托卡马克和高温超导(HTS)磁铁的技术。高温超导磁铁可以在相对较低的温度下产生强大且稳定的磁场,从而降低了制冷和运行成本。

该公司目前拥有一个名为ST40的球形托卡马克装置,它的直径只有0.8米,是ITER的几十分之一。该装置在2022年9月创造了一个重大的里程碑,它首次将等离子体中的离子加热到了1亿摄氏度,这是实现核聚变所需的关键温度。

首个高温超导托卡马克装置总装,托卡马克核聚变五亿摄氏度

英国ST40球形托卡马克反应堆

该公司还计划在2023年建造一个更大的球形托卡马克装置ST-F1,它的直径为2.8米,预计将在2025年实现产生比输入更多的能量,即能量净收益目标。

Tokamak Energy创始团队背景

Tokamak Energy创始团队由来自牛津大学、剑桥大学、普林斯顿大学等世界知名高校和研究机构的核聚变领域的专家组成,他们有着丰富的理论和实践经验,以及对核聚变能源的共同愿景和使命感。

该公司CEO是David Kingham博士,他曾在牛津大学获得物理学博士学位,并在欧洲核子研究中心(CERN)和英国原子能研究所(UKAEA)等机构从事核聚变研究。

该公司的首席科学家是David Ward博士,在剑桥大学获得工程学博士学位,并在英国原子能研究所和欧洲核聚变发展协议(EFDA)等机构担任过多个核聚变项目的负责人。

Tokamak Energy市场融资情况

Tokamak Energy自成立以来,已获得了多轮的市场融资,总额超过1亿美元。

该公司的投资者包括知名风险投资机构和政府机构,例如英国政府、比尔盖茨旗下Breakthrough Energy Ventures、Legal & General Capital、Oxford Sciences Innovation、Invesco Asset Management等。

该公司最近一轮的融资发生在2022年9月,当时该公司从比尔盖茨旗下Breakthrough Energy Ventures等投资者那里获得了8840万美元的投资,估值达到了3亿美元。

该公司计划用这笔资金来建造更大的球形托卡马克装置ST-F1,并继续开发高温超导磁铁技术。

托卡马克市场竞争格局

Tokamak Energy并不是唯一一家致力于开发球形托卡马克技术的公司,它还面临着一些来自全球的竞争对手。

其中一个主要的竞争对手是,美国的Zap Energy Inc.,它也是一家利用球形托卡马克来实现核聚变能源的公司,它与普林斯顿等离子体物理实验室有着紧密的合作关系,并已经获得了美国能源部等机构的资助。

另一个主要的竞争对手是,美国的Commonwealth Fusion Systems (CFS),它是一家利用高温超导磁铁来建造紧凑型托卡马克来实现核聚变能源的公司,它与麻省理工学院有着紧密的合作关系,并已经获得了比尔·盖茨等知名投资者的支持。

除了这些公司之外,还有一些其他的核聚变能源公司,例如美国的Helion Energy(见之前文章Helion Energy)、TAE Technologies、General Fusion等,它们采用了不同的技术路线来实现核聚变,也都有着自己的优势和挑战。

从风险投资角度看,核聚变能源领域是一个充满竞争和创新的领域,所有参与者都需要不断地提升自己的技术水平和市场地位,才能在这个领域取得领先优势。

英国Tokamak Energy 是一家有潜力和前景的核聚变能源公司,它有可能在未来十年内实现商业化的核聚变能源,并为全球提供一种清洁、安全、可持续的能源解决方案,值得行业持续关注。