微软和ChatGPT之父下注核聚变：2028年用上核聚变商业发电

微软将采购由核聚变初创公司Helion产生的电力，Helion预计2028年前上线50兆瓦核聚变发电项目，但仍面临核聚变技术挑战和发电监管挑战。

OpenAI首席执行官山姆·奥特曼为Helion注资3.75亿美元，他之所以喜欢OpenAI和Helion这两家公司，是因为如果能降低智能和能源成本，人类生活质量将大幅提高。“如果我们能用越来越少的钱让人工智能系统变得越来越强大，就像我们在Helion试图在能源方面做的那样，我认为这两个项目在精神上非常一致。”

Helion团队在其办公地点合影。

微软日前表示已与核聚变初创公司Helion Energy签订电力采购协议，将在2028年采购由该公司生产的电力。这笔交易是微软对迄今尚未商业化的核聚变投下了一张“信任票”。

而OpenAI首席执行官山姆·奥特曼（Sam Altman）也为Helion Energy投资了3.75亿美元，这是他个人迄今为止最大的一笔投资。“六个月前，也有很多人对人工智能持怀疑态度。”奥特曼说，核聚变目前还有很多巨大的挑战需要解决，但他充满信心。“我认为人们对此表示怀疑是可以的，最终减少疑虑的方式是向人们展示它在商业环境中确实有效，比如交付这笔交易。”

2028年前上线50兆瓦核聚变发电项目

核聚变被誉为清洁能源的圣杯，如果能够在地球上对核聚变加以利用并商业化，它有望产生几乎无限的清洁能源。据CNBC（美国消费者新闻与商业频道）报道，投资者已向核聚变私企投入了50亿美元。

Helion创始人兼CEO大卫·柯特利（David Kirtley）。

Helion成立于2013年，总部位于美国华盛顿州埃弗雷特，目前拥有约150名员工。其早期最重要的投资者之一奥特曼也是开发了聊天机器人ChatGPT的人工智能公司OpenAI的创始人，而微软又是OpenAI的投资方。

迄今为止，Helion已筹集5.7亿美元风险投资，其中奥特曼2021年投资了3.75亿美元。他表示，核聚变的潜力“巨大得令人难以置信”，“如果我们能让它起作用，如果我们能真正实现丰富、廉价、安全、清洁能源的梦想，这将改变社会。这就是为什么我这么长时间以来一直对这个项目充满热情。”

据CNBC报道，奥特曼表示，之所以喜欢OpenAI和Helion这两家公司，“原因是如果我们能降低智能和能源成本，我们所有人的生活质量将大幅提高。”如果对人工智能的需求和使用继续增加，那么对能源的需求也会增加。在他看来，OpenAI和Helion这两个项目对人类的未来同样重要，而且相互关联，“如果我们能用越来越少的钱让人工智能系统变得越来越强大，就像我们在Helion试图在能源方面做的那样，我认为这两个项目在精神上非常一致。”

作为此次电力采购协议的一部分，Helion预计将在2028年之前上线核聚变发电设备，并在商定的一年内达到50兆瓦甚至更大的目标发电规模。当聚变装置全速运转产生50兆瓦的能量时，它将能够为华盛顿州大约4万户家庭提供电力。虽然Helion与微软的协议是让50兆瓦的电力上线，但该公司的最终目标是生产1GW（1GW=1000兆瓦 ）电力，也就是卖给微软的50兆瓦的20倍。Helion目前正在建造其第七代核聚变装置“北极星”（Polaris），目标是在明年之前发电。

据《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）报道，Helion预计将发电厂建在华盛顿州的某个地方。50兆瓦对于发电厂来说并不多，一个典型的美国天然气发电厂的发电能力现在远远超过500兆瓦。但如果Helion成功了，那将是一件大事，因为经济、商业化的核聚变发电厂可以提供稳定的清洁电力，不存在太阳能和风能的间歇性挑战，也不存在与核裂变技术相关的争议和担忧。

核聚变技术挑战和发电监管挑战

传统核电站的核裂变反应是将原子分开，而核聚变则是在极高的温度下将原子聚集在一起。这就产生了一个新原子，失去了一些质量，损失的质量产生了大量的能量。

大多数其他实验室和初创公司依靠强大的激光或被强大磁体包围的托卡马克（一种利用磁约束来实现磁约束聚变的环性容器）来创造持续发生聚变反应的条件。比如去年12月由美国政府资助的劳伦斯利弗莫尔国家实验室首次成功在激光核聚变反应中实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。这也是到目前为止唯一一个实现“净能量增益”的研究小组。

另外，将核聚变商业化的著名途径之一是使用托卡马克装置。法国南部在建的国际核聚变项目ITER（国际热核聚变实验堆计划）正在建造托卡马克。从麻省理工学院分离出来的聚变初创公司联邦聚变系统（Commonwealth Fusion Systems，CFS）已筹集超过20亿美元资金，该公司也在使用托卡马克技术，计划在21世纪30年代初将其第一座发电厂接入电网并出售电力。

据《麻省理工科技评论》报道，Helion在开发的特殊方法是“脉冲不点火聚变系统”，装置是一个6×40英尺（1英尺=0.3048米）的杠铃形状的“等离子加速器”，它使用强大磁体将气体混合物加热到能让原子分裂的程度，在设备的两端形成被称为等离子体的超高温物质环。磁体会以每小时100万英里（约合161万公里）的速度推动这些环相互撞击，并在装置中间进一步压缩它们，从而产生超过1亿摄氏度的温度，引发核聚变反应，其中原子核碰撞，质子和中子结合，释放出各种粒子，并产生能量。

等离子加速器。

其他核聚变方法需要额外的步骤将能量转化为电能，但Helion首席执行官大卫·柯特利（David Kirtley）表示，Helion的核聚变过程可以直接回收电力。当等离子体继续加热和膨胀时，它自己的磁场会推动设备周围磁体产生的磁场，这就驱动了带电粒子流，也就是所谓的电流。而这反过来又给一个被称为电容器的能量存储装置充电，该装置为磁体供能发射下一个脉冲。

威斯康星大学麦迪逊分校核工程教授保罗·威尔逊（Paul Wilson）表示，如果一座商业核聚变发电厂在2028年建成并投入运行，他会感到惊讶，但如果真的发生“将是令人兴奋的”。

他同意Helion的方法有固有优势，但也注意到一些弊端。实现核聚变最简单的燃料选择是氢的两种同位素，也就是氘和氚的组合，但Helion用氦-3替换了后者，这将产生更少的中子。氦-3是一种非常稀有的氦，Helion曾从美国政府的战略储备中获取氦- 3，目前也开始自己制造。利用氦-3使获得必要燃料的过程和实现聚变条件所需的工程变得复杂。脉冲方法也使得前期工程更加棘手，威尔逊说，挑战在于能否产生足够大的脉冲来得到足够的能量，然后捕获足够的能量来为下一个脉冲提供能量。“如果他们能够做到这一点，那么他们在系统其余部分可能面临的工程挑战将比其他一些公司正在努力完成的要容易得多。”

除了技术挑战，Helion要想将核聚变产生的电力提供给客户，需要在传输和监管方面进行多年的提前规划。在美国，将新的发电设备接入电网需要数年时间。柯特利表示，公布微软采购Helion电力的消息，原因之一就是可以与相关社区、监管机构和电力公司合作。