把時(shí)間拉長(zhǎng)，科技和科幻沒(méi)有分界線。
2022年12月13日，美國(guó)能源部召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，正式公布勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 （LLNL） 關(guān)于“可控核聚變”實(shí)驗(yàn)的歷史性突破進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)凈能量增益。
從去年開(kāi)始在VC圈火爆的可控核聚變，一時(shí)間又成了科技圈的當(dāng)紅領(lǐng)域——無(wú)論是科技創(chuàng)業(yè)者，還是風(fēng)險(xiǎn)投資人，都在為這一消息一鍵三連。用德國(guó)馬克斯·普朗克等離子體物理研究所的核聚變專家Thomas Klinger在1年前接受采訪時(shí)說(shuō)的話是：“整個(gè)氛圍都變了，我們感覺(jué)離目標(biāo)越來(lái)越近了。”
先簡(jiǎn)單解釋下什么是可控核聚變。核聚變，是指將兩個(gè)較輕的原子，在極高溫、高壓下讓兩個(gè)原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成一個(gè)較重的核和一個(gè)極輕的核 （或粒子） 。在此過(guò)程中，一部分聚變的原子核的物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為光子 （能量） 。這是太陽(yáng)以及其他恒星內(nèi)部源源不斷產(chǎn)生能量的方式。
最早的人工核聚變技術(shù)在氫彈上得到體現(xiàn)，但是不受控制的。上世紀(jì)50年代，人類開(kāi)始研究用于民用目的的可控核聚變。
由于其產(chǎn)生巨大的清潔能量，也被譽(yù)為“人類能源的圣杯”。
此前，由于種種條件的約束，可控核聚變一直沒(méi)有得到現(xiàn)實(shí)的驗(yàn)證，輸出能量一直小于輸入能量。因此，許多人也認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)中短期難以得到實(shí)質(zhì)性應(yīng)用，甚至很多人還認(rèn)為其只是科幻中的事物。然而，回顧人類對(duì)可控核聚變的認(rèn)識(shí)和探索，就能明顯感受到，可控核聚變已經(jīng)逐步從科幻走入現(xiàn)實(shí)，而我國(guó)也在該領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
提起人類對(duì)核聚變的利用，可以追溯到1952年。
1952年11月1日凌晨，一個(gè)代號(hào)為“邁克”的82噸重核裝置在太平洋馬紹爾群島的埃尼威托克珊瑚島被引爆，這是世界上氫彈試驗(yàn)的首次成功。這個(gè)裝置高6米，直徑為1.8米，重65噸——看上去像個(gè)大暖瓶，但它的爆炸威力相當(dāng)于1000多萬(wàn)噸TNT的爆炸當(dāng)量，是廣島型原子彈威力的700倍。
這是自1919年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大量輕原子核 （比如氘氚） 碰撞可以發(fā)生核反應(yīng)的原理后，人類首次實(shí)現(xiàn)了核聚變。
核聚變釋放巨大能量，在戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著巨大威懾力，但是這種能量不可控，幾千萬(wàn)、上億攝氏度高溫的聚變物質(zhì)裝在什么容器里一直是困擾人們的難題。
就在人們產(chǎn)生了對(duì)核聚變進(jìn)行控制的想法后，科學(xué)家們開(kāi)始了一系列探索。
如果把核聚變反應(yīng)堆比作一個(gè)火爐，首先要有一個(gè)不被上億攝氏度高溫?zé)┑娜萜鳎浯问菍?shí)現(xiàn)點(diǎn)火。在能實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)需求的諸多技術(shù)中，持續(xù)最久、目前看最有希望的還是列夫·阿爾茨莫維奇等人在1950年代末發(fā)明的托卡馬克 （Tokamak） 裝置。
1954年，蘇聯(lián)庫(kù)爾恰托夫原子能研究所提出的“托克馬克裝置”，它采用磁力約束的方法實(shí)現(xiàn)控制高溫的聚變等離子。
這里值得一提的是，約束熱核聚變高溫等離子有3種方法：重力約束、慣性約束和磁力約束。太陽(yáng)的核聚變就是重力約束實(shí)現(xiàn)的；而慣性約束，是利用超高強(qiáng)度的激光在極短的時(shí)間內(nèi)輻照靶板來(lái)產(chǎn)生聚變。相比較而言，托卡馬克類型的磁約束研究領(lǐng)先于其他途徑，是最有可能率先成功的可控聚變方式。
托卡馬克是俄語(yǔ)“磁線圈環(huán)形真空室”的縮寫，這是一種形如面包 （多納） 圈的環(huán)流器，依靠等離子體電流和環(huán)形線圈產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，將極高溫等離子狀態(tài)的聚變物質(zhì)約束在環(huán)形容器里，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。
具體而言，由于等離子體中每個(gè)粒子都是顯電性的，帶電粒子會(huì)沿封閉的磁力線做螺旋式運(yùn)動(dòng)，所以幾億度高溫的等離子體就這樣被約束在這種環(huán)形的磁場(chǎng)中。這種環(huán)形的磁場(chǎng)又叫磁瓶或磁籠，看不見(jiàn)，摸不著，也不接觸有形的物體，因而也就不怕什么高溫了，它可以把炙熱的等離子體托舉在空中。
然而在實(shí)際中，約束等離子體的磁場(chǎng)，雖然不怕高溫，卻很不穩(wěn)定，且等離子體在加熱過(guò)程中能量也不斷損失，這給托卡馬克實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了重重挑戰(zhàn)。
目前地球上最大的托卡馬克裝置是歐洲聯(lián)合環(huán) （JET） ，由多個(gè)歐洲國(guó)家于1984年建成，位于英國(guó)，外圈半徑3米，真空室高4米，其目標(biāo)是讓核聚變得 “經(jīng)濟(jì)”。2021年12月，JET在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了5秒內(nèi)產(chǎn)生59兆焦耳的持續(xù)能量，打破該裝置在1997年的紀(jì)錄，并創(chuàng)造了新的世界能源紀(jì)錄。
另外一個(gè)規(guī)劃規(guī)模比JET還要大的是 ITER （國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆） ，只不過(guò)目前其還在建設(shè)中。
1985年——JET建成的第二年，蘇共中央總書(shū)記戈?duì)柊蛦谭蛟谌諆?nèi)瓦峰會(huì)上，與時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)里根的會(huì)面中提出一項(xiàng)倡議——由多國(guó)聯(lián)合開(kāi)發(fā)核聚變裝置，以減少因爭(zhēng)奪能源可能引發(fā)的國(guó)際爭(zhēng)端。
這確實(shí)是一項(xiàng)造福整個(gè)人類的宏偉計(jì)劃。隨后在1988年，人們開(kāi)始了實(shí)驗(yàn)堆的研究設(shè)計(jì)。這個(gè)項(xiàng)目后來(lái)成為了 ITER （國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆） ——一個(gè)超大型托卡馬克裝置。整個(gè)裝置高約30米，相當(dāng)于十層樓高，等離子體環(huán)的半徑超過(guò)6米，是JET的兩倍，體積更是JET的10倍。它的目標(biāo)是把等離子體加熱到10億度，維持500秒的核聚變實(shí)驗(yàn)，每小時(shí)用5萬(wàn)度電的能量，而釋放出50萬(wàn)度電的能量。
理論上真空室足夠大，就更容易用磁力控制離子體。幾乎所有的核聚變研究者都認(rèn)為，只要ITER能建好并成功運(yùn)作，核聚變研究就會(huì)往前一大步。然而由于牽涉國(guó)家利益較多，ITER計(jì)劃上演了長(zhǎng)達(dá)十年的“選址糾紛”。直到2006年，ITER反應(yīng)堆正式啟動(dòng)建設(shè)，參與方包括中國(guó)、歐盟成員國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、韓國(guó)和日本等35個(gè)國(guó)家，其中中國(guó)在其中承擔(dān)約9%的采購(gòu)包制造任務(wù)。
2007年國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆組織 （ITER） 正式成立。參與其中的科學(xué)家們預(yù)計(jì)，建造ITER需要10年、投入65億美元，歐盟出一半。
巨大的托卡馬克內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
不過(guò)到 2013 年，容納ITER的建筑仍沒(méi)有開(kāi)始建，而且各項(xiàng)開(kāi)支嚴(yán)重超標(biāo)，項(xiàng)目瀕臨死亡。致力于此的科學(xué)家們周旋兩年，各國(guó)政府才重新達(dá)成共識(shí)，讓項(xiàng)目持續(xù)下去，但成本預(yù)計(jì)翻兩番超過(guò)220億美元，建成時(shí)間表往后推9年到2025年。建成后再過(guò)十年，即2035 年才會(huì)進(jìn)行真正的核聚變實(shí)驗(yàn)——距離最初的設(shè)想已過(guò)去50年。
ITER建設(shè)的一個(gè)新進(jìn)展是，11月22日中國(guó)團(tuán)隊(duì)在其核心部件中已率先突破，制造完成首件被喻為實(shí)驗(yàn)堆“防火墻”的增強(qiáng)熱負(fù)荷第一壁。
東方超環(huán)創(chuàng)造世界紀(jì)錄
就在中國(guó)加入ITER建設(shè)的同年——2006年9月28日，中國(guó)耗時(shí)8年、耗資2億元人民幣自主設(shè)計(jì)、自主建造的新一代熱核聚變裝置EAST （東方超環(huán)） 首次成功完成放電實(shí)驗(yàn)，獲得電流200千安、時(shí)間接近3秒的高溫等離子體放電。EAST成為世界上第一個(gè)建成并真正運(yùn)行的全超導(dǎo)非圓截面核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。
2021年12月30日，EAST全超導(dǎo)托卡馬克裝置再次創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了在7000萬(wàn)攝氏度高溫下，穩(wěn)定運(yùn)行了1056秒的世界紀(jì)錄，在1.2億攝氏度下運(yùn)行了101秒。這是目前世界上托卡馬克裝置實(shí)現(xiàn)的最長(zhǎng)時(shí)間高溫等離子體運(yùn)行。
今年10月，中核西南物理研究院的HL-2M裝置制造出1.5億℃的高溫，同時(shí)等離子體電流突破100萬(wàn)安培 (1兆安) ，創(chuàng)造了我國(guó)可控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行新紀(jì)錄。
盡管人類對(duì)核聚變的研究已超過(guò)70年，但一直以來(lái)的困擾是，以現(xiàn)有技術(shù)加熱并控制等離子體需要巨大能量，大到入不敷出，即輸入的能量總是大于產(chǎn)生的能量。
科學(xué)家們以Q值衡量核聚變反應(yīng)的能效比，大于1意味著核聚變產(chǎn)生的能量多于它用掉的。1997年是JET最接近目標(biāo)的時(shí)刻，在一次實(shí)驗(yàn)中，Q值達(dá)到0.67——維持了不到1秒，消耗了約9度電的能量，產(chǎn)生了6度電的能量，但這還沒(méi)算冷卻設(shè)備和大部分磁場(chǎng)電源等消耗的能量。
從2012年到2021年，人們每次核聚變實(shí)驗(yàn)輸入的能量都在2.05 兆焦耳 (MJ) 左右，輸出的能量每年都有提高，但是到2021年也只有1.4兆焦耳，只有輸入的70%。但就在日前這一魔咒被打破——2022年12月5日，美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (LLNL) 歷史性的輸出了3.15兆焦耳，是輸入的1.5倍，實(shí)現(xiàn)了凈能量增益！
不過(guò)，值得商榷的是，通過(guò)激光“點(diǎn)火裝置”進(jìn)行核聚變，中間要經(jīng)過(guò)多層能量轉(zhuǎn)化才能獲得能量足夠大的高能激光，每一層都有巨大的能量耗損。LLNL聲稱的150%能量收益，是從激光能量輸入來(lái)算的，如果考慮到電能轉(zhuǎn)化為激光過(guò)程中巨大的能量耗損，其正能量收益的含金量將大打折扣。實(shí)際上，算上激光器工作所需要的供能 （約300兆焦耳） ，這一輸出遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于能量的消耗。
但它還是有意義的，因?yàn)樗拇_實(shí)現(xiàn)了聚變中產(chǎn)生的能量多于用于驅(qū)動(dòng)它的激光能量，證明了慣性聚變能 (IFE) 的最基本科學(xué)基礎(chǔ)。
不過(guò)，1.5倍的能量增益仍舊離真正的實(shí)用相差太遠(yuǎn)。一方面，盡管LLNL理論上每天可以點(diǎn)燃一個(gè)靶丸，但核聚變電廠需要實(shí)現(xiàn)每秒鐘十次，這是其當(dāng)下難以達(dá)到的；另一方面，凈增益能量也需要大幅提高，從工程學(xué)角度而言，最終產(chǎn)出的能量為投入激光組能量的2倍才算達(dá)標(biāo)，而國(guó)際上公認(rèn)的Q值需要達(dá)到30，核聚變發(fā)電才具有競(jìng)爭(zhēng)力，樂(lè)觀估計(jì)至少還需要30～40年。
過(guò)去，核聚變作為能源領(lǐng)域的應(yīng)用，一直是由國(guó)家、甚至多個(gè)國(guó)家共同主導(dǎo)建設(shè)的項(xiàng)目，普通企業(yè)、私人資本極少有能力能支持對(duì)這樣項(xiàng)目的研究。
但自2021年開(kāi)始，轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)了。
2021年11月，硅谷創(chuàng)業(yè)孵化器YC前CEO山姆·阿爾特曼 （Sam Altman） 、PayPal 聯(lián)合創(chuàng)始人彼得·蒂爾 （Peter Thiel） 等硅谷名流和風(fēng)投機(jī)構(gòu)向Helion投資了5億美元。這是一筆不小的數(shù)目，不過(guò)更有意思的是，Helion是一家成立了8年的核聚變創(chuàng)業(yè)公司，5個(gè)月前其剛宣布把等離子體加熱到1億攝氏度，實(shí)現(xiàn)了原本只有政府項(xiàng)目才能做到的壯舉。
私人資本大舉進(jìn)入可控核聚變領(lǐng)域，是因?yàn)槠淇吹搅巳藗冊(cè)谶@一領(lǐng)域研究的進(jìn)展和曙光。
就在Helion融資的一個(gè)月后，從麻省理工學(xué)院獨(dú)立出來(lái)的核聚變創(chuàng)業(yè)公司 Commonwealth Fusion Systems （CFS） 放出了一個(gè)更重磅的消息——拿到比爾·蓋茨、喬治·索羅斯、Google等30位富豪、公司或機(jī)構(gòu)超過(guò)18億美元的融資，超過(guò)之前所有核聚變創(chuàng)業(yè)公司融資之和。這比美國(guó)政府當(dāng)年給核聚變研究的撥款還多。
在國(guó)內(nèi)，星環(huán)聚能、能量奇點(diǎn)等核聚變領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)公司也都完成了數(shù)億元大額融資。「甲子光年」在此前 《VC擁抱可控核聚變，“人造太陽(yáng)”何時(shí)升起？》 一文中進(jìn)行過(guò)詳細(xì)描述。
一些投資人把當(dāng)下可控核聚變的創(chuàng)業(yè)潮比作2016年的自動(dòng)駕駛或商業(yè)航天，甚至有人喊出“聚變行業(yè)的SpaceX時(shí)刻”已經(jīng)到來(lái)。
隨著私人資本支持下的核聚變創(chuàng)業(yè)公司加入，整個(gè)行業(yè)也熱鬧起來(lái)，而國(guó)家隊(duì)與創(chuàng)業(yè)公司的分工越來(lái)越明顯：國(guó)家隊(duì)“直奔終點(diǎn)”，直接研究大型托卡馬克裝置，最終建造可控核聚變發(fā)電站；創(chuàng)業(yè)公司更像“摸著石頭過(guò)河”，主攻小型托卡馬克，開(kāi)辟新的商業(yè)模式——相比ITER之類的龐然大物，小型托卡馬克裝置的建設(shè)速度和迭代效率更優(yōu)，更加適合創(chuàng)業(yè)公司的節(jié)奏。
創(chuàng)業(yè)公司和私人資本的加入，意味著有人開(kāi)始思考和探索可控核聚變的商業(yè)化之路了。
人類目前可控核聚變反應(yīng)使用氘和氚兩種元素進(jìn)行，氚在高溫條件下最容易與氘發(fā)生核聚變反應(yīng)釋放巨大的能量。
據(jù)稱，ITER的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)將使用氫和氘，并且不會(huì)產(chǎn)生凈輸出能量。但一旦它開(kāi)始運(yùn)行可以產(chǎn)生能量的DT反應(yīng)堆，每年將消耗1公斤的氚。
而氚是非常稀有原材料，全球產(chǎn)量大約只有幾十公斤，并且氚的半衰期只有12.5年，不適合儲(chǔ)存。目前世界上氚的唯一的商業(yè)來(lái)源是19座加拿大氘鈾 (CANDU) 核反應(yīng)堆，每座反應(yīng)堆每年產(chǎn)生約 0.5 公斤的氚，其中一半將在2030年前退役 （其中許多反應(yīng)堆已經(jīng)運(yùn)行了50年或更多） 。根據(jù)ITER在2018年研究計(jì)劃的預(yù)測(cè)，目前全球可用的氚庫(kù)存約為25公斤——將在2030之前達(dá)到頂峰，并隨著被出售和衰變而開(kāi)始穩(wěn)步下降。
研究人員在20多年前就意識(shí)到，核聚變的“氚窗”最終會(huì)砰然關(guān)閉，從那以后情況只會(huì)變得更糟。ITER原本打算在2010年代初啟動(dòng)并在十年內(nèi)結(jié)束一個(gè)DT反應(yīng)堆。但由于法國(guó)核監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求進(jìn)行疫情大流行和安全檢查，ITER的啟動(dòng)已被推遲到2025年，并且可能再次推遲。ITER 最早要到2035年才會(huì)點(diǎn)燃DT，屆時(shí)氚供應(yīng)已經(jīng)開(kāi)始萎縮。
如果沒(méi)有CANDU反應(yīng)堆，DT反應(yīng)堆將是一個(gè)遙不可及的夢(mèng)想。美國(guó)核聚變專家Mohamed Abdou曾說(shuō)過(guò)一句話，“世界上發(fā)生核聚變最幸運(yùn)的事情是CANDU反應(yīng)堆產(chǎn)生氚作為副產(chǎn)品。”
此外，那種理論上可以產(chǎn)生氚的方式，現(xiàn)實(shí)中從未在聚變反應(yīng)堆中進(jìn)行過(guò)測(cè)試。Mohamed Abdou和他的同事發(fā)現(xiàn)，在最好的情況下，發(fā)電反應(yīng)堆只能產(chǎn)生比其自身燃料所需略多一點(diǎn)的氚，而如果考慮到泄露和停機(jī)維護(hù)，這多出來(lái)的一點(diǎn)點(diǎn)也沒(méi)法收集到。
按照規(guī)劃，從2030年代開(kāi)始，核聚變反應(yīng)堆將大大增加對(duì)氚的需求，每年的需求量將達(dá)到2公斤，屆時(shí)ITER和其他核聚變初創(chuàng)公司計(jì)劃開(kāi)始燃燒氚。
根據(jù)ITER的預(yù)測(cè)，一旦ITER在2050年代完成使命并關(guān)閉，氚的殘留量只有5公斤或更少。EuroFusion研究機(jī)構(gòu)聚變技術(shù)負(fù)責(zé)人Gianfranco Federici也承認(rèn)，在最壞的情況下，“似乎沒(méi)有足夠的氚來(lái)滿足ITER之后的核聚變需求”。也就是說(shuō)，如果ITER順利的完成了實(shí)驗(yàn)，證明了這套裝置可以穩(wěn)定運(yùn)行輸出電力，但是可能人們卻沒(méi)有足夠的氚來(lái)供應(yīng)一個(gè)真正的核聚變電廠。
因此，另一項(xiàng)有待攻克的關(guān)鍵技術(shù)出現(xiàn)了：氚自持。這也是ITER的重要使命。其主要方法是，利用反應(yīng)產(chǎn)生的高能中子，轟擊裝置內(nèi)壁的鋰靶，產(chǎn)生氚，再用于支持后續(xù)的氘氚反應(yīng)。也就是說(shuō)，不需要持續(xù)不斷地外部注入氚。
核聚變有沒(méi)有前途，就要看下一個(gè)技術(shù)突破進(jìn)展了。
商業(yè)化目標(biāo)：建立以可控核聚變?yōu)槟茉吹纳虡I(yè)發(fā)電站
實(shí)際上，ITER是介于當(dāng)前的等離子物理實(shí)驗(yàn)裝置和未來(lái)的核聚變發(fā)電站之間的一個(gè)試驗(yàn)性步驟，其目標(biāo)是要建造第一個(gè)可自持燃燒的核聚變實(shí)驗(yàn)堆。
而業(yè)內(nèi)對(duì)可控核聚變商業(yè)化幾乎達(dá)成共識(shí)的共同目標(biāo)是：建立以可控核聚變?yōu)槟茉吹纳虡I(yè)發(fā)電站。
前述美國(guó)CFS公司在募集了18億美元資金后，已計(jì)劃在美國(guó)建立一座核聚變反應(yīng)堆SPARC，占地將近47畝，預(yù)期在2025年實(shí)現(xiàn)商業(yè)核聚變發(fā)電。
SPARC核聚變反應(yīng)堆會(huì)采用托卡馬克技術(shù)路線，通過(guò)強(qiáng)大的磁場(chǎng)控制上億度高溫的等離子體，但是CFS公司表示他們的反應(yīng)堆不像其他托卡馬克裝置那樣使用成本高昂的材料，足夠低成本下依然能創(chuàng)造出強(qiáng)大的磁場(chǎng)約束裝置。如果2025年SPARC核聚變反應(yīng)堆能夠成功商業(yè)發(fā)電，CFS公司計(jì)劃在全球建設(shè)1萬(wàn)座200兆瓦的核聚變發(fā)電廠，足以取代幾乎所有化石能源發(fā)電廠。但這一美好的設(shè)想，目前并沒(méi)有看到令人振奮的進(jìn)展。
土耳其點(diǎn)核發(fā)電核聚變的空中照片
在國(guó)內(nèi)，2021年9月，中科院等離子體物理研究所所長(zhǎng)宋云濤在接受媒體采訪時(shí)稱，他們已經(jīng)開(kāi)始做未來(lái)核聚變發(fā)電站的工程設(shè)計(jì)，希望在國(guó)家的大力支持下，在10年內(nèi)建成小的示范工程，真正實(shí)現(xiàn)核聚變堆發(fā)電。
對(duì)于核聚變發(fā)電站的時(shí)間表，美國(guó)提出2035年至2040年在能源部和企業(yè)試點(diǎn)核聚變發(fā)電站發(fā)電；英國(guó)提出2040年實(shí)現(xiàn)核聚變能源商業(yè)化；中國(guó)也有自己的路線，會(huì)在2060年前建成核聚變電站并廣泛應(yīng)用。
更大的未來(lái)：能源產(chǎn)業(yè)從“支撐”轉(zhuǎn)向“調(diào)控”
按照樂(lè)觀派估計(jì)，人類至少還要花200年左右的時(shí)間，才能完全掌握可控核聚變技術(shù)，到那時(shí)，人類社會(huì)將徹底擺脫能源危機(jī)，能源將會(huì)成為這個(gè)星球上最廉價(jià)的商品。
在可控核聚變實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行后，能源產(chǎn)業(yè)將發(fā)生一個(gè)翻天覆地的變化：能源的主要定位將從支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行轉(zhuǎn)向調(diào)控科技和產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展，避免科技失控和產(chǎn)業(yè)失控。
當(dāng)下，隨著科技創(chuàng)新的加快，其帶來(lái)的倫理、環(huán)境、社會(huì)、公共安全等多方面風(fēng)險(xiǎn)也逐漸顯現(xiàn)，比如AI威脅、非法基因編輯等等。當(dāng)各項(xiàng)前沿技術(shù)所涉及的能量級(jí)數(shù)和空間尺度，以越來(lái)越快的速度脫離人類社會(huì)的抵御和承受范圍，這些技術(shù)之間的靈活組合和相互促進(jìn)也快速縮短了其從理論雛形發(fā)展到實(shí)際應(yīng)用所需的流程和時(shí)間。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，任何形式的科技和產(chǎn)業(yè)失控事件都可能給人類社會(huì)帶來(lái)措手不及的災(zāi)難性影響。
為此，就需要在科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新活動(dòng)中的源頭、關(guān)鍵環(huán)節(jié)建立起一道安全防線。然而，現(xiàn)有的科技風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和安全監(jiān)管體系面臨兩方面問(wèn)題：一是監(jiān)測(cè)對(duì)象沒(méi)有下沉到具體的儀器設(shè)施設(shè)備，無(wú)法及時(shí)獲取科技領(lǐng)域高度復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)信息和異常情況；二是對(duì)以能源為代表的創(chuàng)新要素的調(diào)控還處于非常粗放的狀態(tài)，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行及時(shí)精準(zhǔn)的調(diào)控。
針對(duì)上述問(wèn)題，有學(xué)者提出，提出構(gòu)建以能源免疫系統(tǒng)、能源神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和毛細(xì)化供能技術(shù)為基礎(chǔ)的模塊化供能產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地監(jiān)測(cè)用能設(shè)備的程序運(yùn)行情況和能源使用情況，并根據(jù)程序運(yùn)行和能源使用是否異常來(lái)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地精準(zhǔn)調(diào)控對(duì)用能設(shè)備的供能過(guò)程。
文明的等級(jí)，來(lái)自于它獲取和利用能量的能力。
1964年，蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉·卡爾達(dá)肖夫基于文明可用的能量，將文明技術(shù)的先進(jìn)等級(jí)劃分為三類：
類型I ：該文明是行星能源的主人，這意味著他們可以主宰這顆行星以及周圍衛(wèi)星能源的總和；
類型II ：該文明能夠收集整個(gè)恒星系統(tǒng)的能源；
類型III ：該文明可以利用銀河系系統(tǒng)的能源而為其所用。
如果人類掌握了太陽(yáng)能量的方法——核聚變能源，也即開(kāi)啟了星際文明的時(shí)代。
地球上的能量主要是地球形成之時(shí)的核物理能，以及46億年來(lái)地球接收的來(lái)自太陽(yáng)的能量。未來(lái)當(dāng)人類想要實(shí)現(xiàn)星際穿越，就需要進(jìn)一步考慮，如何使用宇宙空間中的能量、如何就地取材，探索的星球本身的能量。
利用可控核聚變技術(shù)進(jìn)行星際旅行，是目前人類理論知識(shí)體系中最現(xiàn)實(shí)的方案，因?yàn)楹司圩兊娜剂显谟钪嬷写罅看嬖冢恳粋€(gè)恒星系都可以成為一個(gè)“加油站”。因此，如果人類想要實(shí)現(xiàn)星際旅行，至少要掌握可控核聚變技術(shù)。
至此，已經(jīng)分不清現(xiàn)實(shí)與科幻，就像劉慈欣在《三體》小說(shuō)中提到，可控核聚變和太空電梯是行星防御和宇宙航行的兩項(xiàng)起步技術(shù)，而這些已在現(xiàn)實(shí)中隱隱對(duì)應(yīng)。
人類文明的航船已經(jīng)孤獨(dú)地駛到了茫茫的大洋中，舉目四望，只有無(wú)邊無(wú)際的險(xiǎn)惡波濤，誰(shuí)也不知道，彼岸是不是真的存在。
