聯邦聚變系統公司 (CFS) 是一家起源於麻省理工學院的公司，該公司表示將在弗吉尼亞州里士滿附近的一個工業園區內建造世界首座聚變發電廠，並將在十年內建成。根據 麻省理工學院週二釋出的新聞稿，該工廠預計“在 2030 年代初期”投入使用，反應堆將產生約 400 兆瓦的電力。雖然估計各不相同，但一兆瓦電力可以為約 400 個美國家庭供電。
各方都將這一進展描述為具有里程碑意義。其中包括弗吉尼亞州州長格倫·揚金，他發表宣告稱，“這對弗吉尼亞州乃至整個世界來說都是一個歷史性時刻。” CFS 的聯合創始人兼麻省理工學院工程學教授丹尼斯·懷特在新聞稿中表示，“這將是聚變技術的一個分水嶺時刻。”
但我們先稍安勿躁：在名為 ARC（“經濟實惠、穩健、緊湊”的縮寫）的聚變電廠接入弗吉尼亞州電網之前，還需要完成幾個步驟。首先，CFS 尚未完成其示範機器 SPARC（“儘可能小的 ARC”）。該公司表示，預計完成後的 SPARC 將在 2027 年展示淨能量產生。僅此一項就將是一項壯舉。
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提醒我，什麼是聚變反應堆？
聚變是指原子核結合並釋放大量能量的過程，這是太陽等離子體的自然特徵。為了在地球上模擬這一過程，燃料丸（通常由氫的同位素組成）在稱為託卡馬克的機器內部被點燃。託卡馬克產生甜甜圈形狀的磁場，以控制由此產生的超熱等離子體，該等離子體容易爆發。理論上，結果是在不產生核裂變產生的長期放射性廢物，也不產生燃燒碳產生的全球變暖貢獻的情況下生產能量。
通往可行的聚變之路佈滿了失敗的承諾。但這一次，某些聚變專家感到興奮，感覺在經歷了數十年的緩慢發展之後，速度正在加快。2022 年，加利福尼亞州國家點火裝置的物理學家表明，有可能超過所謂的科學盈虧平衡點，即反應堆產生的能量超過啟動聚變反應所需的能量。
圖中所示的聯邦聚變系統公司的託卡馬克聚變反應堆設計，利用了一種新型高溫超導磁體。該方法最初是在聯合創始人兼麻省理工學院教授丹尼斯·懷特教授的研究生課程中探索的。
聯邦聚變系統公司 (CC BY-NC-ND 3.0)
懷特在新聞稿中說，弗吉尼亞州電廠的託卡馬克基於麻省理工學院研究生的設計，將特別緊湊和經濟，因為它將使用一種新型超導磁體。
為什麼選址在弗吉尼亞州？
弗吉尼亞州是資料中心巷的所在地，當前人工智慧、流媒體服務和其他技術的蓬勃發展已經顯現出世界上最密集的資料伺服器叢集之一。這些都是耗能大戶，而且需求預計只會增長。CFS 的首席商務官告訴《紐約時報》，聚變電廠可能將為工業客戶服務。
我以前沒聽過這些嗎？
聚變技術自 20 世紀中葉以來一直在研究，它似乎總是距離實現只有 15 年之遙。建造一個人造恆星很困難；聚變反應堆中的材料必須承受數百萬攝氏度的高溫。而且成本很高。地球上最大的聚變專案，位於法國的國際熱核聚變實驗堆 (ITER)，已經落後於計劃且超出預算，從 2006 年的最初估計 63 億美元膨脹到 2023 年的 220 億美元，正如記者查爾斯·塞夫去年在《大眾科學》上報道的那樣。而 ITER 的根本目標是證明聚變能源是可行的，但它並非旨在為任何東西供電。
與此同時，CFS 已經獲得了約 20 億美元的投資。如果它成功了，它將在資金雄厚的科技公司之前的嘗試都失敗的地方取得成功。洛克希德·馬丁公司於 2010 年開始研發小型聚變反應堆。2014 年，該公司表示將開發一種緊湊到足以裝在卡車上的反應堆，並在 2019 年之前完成。但到 2021 年，洛克希德·馬丁公司已經悄悄擱置了該專案。