联邦聚变系统公司 (CFS) 是一家起源于麻省理工学院的公司，该公司表示将在弗吉尼亚州里士满附近的一个工业园区内建造世界首座聚变发电厂，并将在十年内建成。根据 麻省理工学院周二发布的新闻稿，该工厂预计“在 2030 年代初期”投入使用，反应堆将产生约 400 兆瓦的电力。虽然估计各不相同，但一兆瓦电力可以为约 400 个美国家庭供电。
各方都将这一进展描述为具有里程碑意义。其中包括弗吉尼亚州州长格伦·扬金，他发表声明称，“这对弗吉尼亚州乃至整个世界来说都是一个历史性时刻。” CFS 的联合创始人兼麻省理工学院工程学教授丹尼斯·怀特在新闻稿中表示，“这将是聚变技术的一个分水岭时刻。”
但我们先稍安勿躁：在名为 ARC（“经济实惠、稳健、紧凑”的缩写）的聚变电厂接入弗吉尼亚州电网之前，还需要完成几个步骤。首先，CFS 尚未完成其示范机器 SPARC（“尽可能小的 ARC”）。该公司表示，预计完成后的 SPARC 将在 2027 年展示净能量产生。仅此一项就将是一项壮举。
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提醒我，什么是聚变反应堆？
聚变是指原子核结合并释放大量能量的过程，这是太阳等离子体的自然特征。为了在地球上模拟这一过程，燃料丸（通常由氢的同位素组成）在称为托卡马克的机器内部被点燃。托卡马克产生甜甜圈形状的磁场，以控制由此产生的超热等离子体，该等离子体容易爆发。理论上，结果是在不产生核裂变产生的长期放射性废物，也不产生燃烧碳产生的全球变暖贡献的情况下生产能量。
通往可行的聚变之路布满了失败的承诺。但这一次，某些聚变专家感到兴奋，感觉在经历了数十年的缓慢发展之后，速度正在加快。2022 年，加利福尼亚州国家点火装置的物理学家表明，有可能超过所谓的科学盈亏平衡点，即反应堆产生的能量超过启动聚变反应所需的能量。
图中所示的联邦聚变系统公司的托卡马克聚变反应堆设计，利用了一种新型高温超导磁体。该方法最初是在联合创始人兼麻省理工学院教授丹尼斯·怀特教授的研究生课程中探索的。
联邦聚变系统公司 (CC BY-NC-ND 3.0)
怀特在新闻稿中说，弗吉尼亚州电厂的托卡马克基于麻省理工学院研究生的设计，将特别紧凑和经济，因为它将使用一种新型超导磁体。
为什么选址在弗吉尼亚州？
弗吉尼亚州是数据中心巷的所在地，当前人工智能、流媒体服务和其他技术的蓬勃发展已经显现出世界上最密集的数据服务器集群之一。这些都是耗能大户，而且需求预计只会增长。CFS 的首席商务官告诉《纽约时报》，聚变电厂可能将为工业客户服务。
我以前没听过这些吗？
聚变技术自 20 世纪中叶以来一直在研究，它似乎总是距离实现只有 15 年之遥。建造一个人造恒星很困难；聚变反应堆中的材料必须承受数百万摄氏度的高温。而且成本很高。地球上最大的聚变项目，位于法国的国际热核聚变实验堆 (ITER)，已经落后于计划且超出预算，从 2006 年的最初估计 63 亿美元膨胀到 2023 年的 220 亿美元，正如记者查尔斯·塞夫去年在《大众科学》上报道的那样。而 ITER 的根本目标是证明聚变能源是可行的，但它并非旨在为任何东西供电。
与此同时，CFS 已经获得了约 20 亿美元的投资。如果它成功了，它将在资金雄厚的科技公司之前的尝试都失败的地方取得成功。洛克希德·马丁公司于 2010 年开始研发小型聚变反应堆。2014 年，该公司表示将开发一种紧凑到足以装在卡车上的反应堆，并在 2019 年之前完成。但到 2021 年，洛克希德·马丁公司已经悄悄搁置了该项目。