「核融合」成發電趨勢！美國研發便宜又安全的「小型核電廠」
本文授權轉載自《創新拿鐵》原文標題：你知道什麼是「小型核 電廠」嗎？這家美國新創要仿效太陽，開發出便宜又安全的核能！）
本文 3 大重點：1. 創辦一年就獲獎，更成功加入矽谷最著名的創業加速器。2. 核融合能夠產生安全又幹淨的能源。3. 幾乎每年推出新原型，生產出最便宜的能源。
最近因爲有政治人物提議「每縣市設小型核電廠」，很多人又開始了「核能」的討論。什麼是「小型核電廠」？它安全嗎？美國的新創公司 Helion Energy 就是專注在這方面的新創公司，它們認爲「核融合」將成爲未來能源最重要的來源之一。
1. 創辦一年就獲獎，更成功加入矽谷最著名的創業加速器
Helion Energy 是一家總部位於美國華盛頓州的新創公司。它的聯合創辦人 David Kirtley、Chris Pihl、George Votroubek、和 John Slough 在創辦 Helion Energy 前都在 MSNW 上班。MSNW 也位於華盛頓州，成立於 2004 年，專注於開發和研究「磁侷限融合」 (Magnetic Confinement Fusion) 和高能量物理 (High-Energy Physics) 領域的相關技術。
Helion Energy 聯合創辦人與技術長 Chris Pihl（左）和聯合創辦人與執行長 David Kirtley（右） （圖片擷取：Contrary Research）
在創辦 Helion Energy 之前，四位聯合創始人彼此積累了 30 年的核能經驗，以及航空、航天工程和天體物理學領域的各種碩士和博士學位。 在 2010 年左右，他們四位就注意到用核融合將能提供人類更爲清潔、可持續的能源於是就決定要專注於它的研究。一直到了 2013 年，他們覺得時機成熟了，就正式成立了 Helion Energy。
公司成立後，馬上得到了科學界的關注，讓它們在成立當年就能入圍 2013 年美國清潔能源發電 (National CleanTech Open Energy Generation) 競賽。在 2014 年，Helion Energy 更成功加入矽谷知名創業加速器 Y Combinator，而當時執行長 Sam Altman 正開始專注「硬科技」(Hard Tech)，特別是核能發電的新創。
從 Y Combinator「畢業」後，Helion Energy 獲得了 150 萬美元的種子資金。它們接下來的目標就是在三年內用核融合中產生「能量」，而當時一般科學家都認爲這需要數十年才能達成的目標。
Helion Energy 和其他研究核融合的研究室最大的分別是，它們使用的「反應堆」(Nuclear Reactor) 要小得多（所以是「小型核電廠」）。因此成本相比動輒超過 500 億美元的發電站，Helion Energy 希望只花幾千萬美元，就能產生 50 兆瓦的電力，足以爲約 40,000 個美國家庭供電。
2. 核融合能夠產生安全又幹淨的能源
但是，核融合是什麼？它和一般我們認知的核電廠有什麼分別？
相信大家一定看過電影《鋼鐵人》，在鋼鐵人盔甲中那顆圓形的「發電裝置」就是設定採用核融合技術在運行的。它小小的一顆，卻能夠產生足夠的電力來維持鋼鐵人盔甲的運作，可以說是最理想的「小型核電廠」。
現實中，太陽就是最大的核融合發電廠。它源源不絕的爲我們提供了光和熱，而看來又沒有一直需要新的「燃料」正是啓發了科學家們研究核融合最大的動力。
太陽啓發了核融合研究 （圖片擷取：Flickr）
而且，核融合和目前的核電廠相比有很多的優勢。核電廠是使用核分裂產生能量，即是透過將重核（如鈾、鈽等）的原子核分裂成兩個較輕的核，在過程中同時釋放大量能量來達到發電的目的。
核融合就正好相反，它會將輕元素（通常是氫同位素）的原子核合併成更重的核，藉此釋放出巨大的能量來發電。由於核融合的產物主要是氦，不會產生放射性核廢料，所以比起核分裂對環境更好。另外，在覈融合過程中，反應堆不會因失控而導致爆炸，所以它更加安全。
另外，最吸引投資人的是核融合所需要的燃料都非常豐富，不易耗盡。例如，Helion Energy 使用的原料爲「重水」(Heavy Water：水分子中氫原子的同位元素被氘所取代）可以輕易的從海水中提煉。透過核融合，一加侖的海水就能產生出 300 加侖汽油所提供的能量。
Helion Energy 用來發電的另一種原料爲 Helion（所以才叫 Helion Energy）雖然在地球上不常見，但是在月球表面上有 110 萬公噸的 Helion。 而只要 25 公噸的 Helion 在覈融合後就能產生出足夠美國用一整年的電力。因此，在地球的資源用盡後，還有到月球去開採這個選項。
當然，核融合是一個很好的發電選項，最重要的是因爲它比化石能源能產生更多的能量，所以能提供更多的電力。
3. 幾乎每年推出新原型，生產出最便宜的能源
因爲 Helion Energy 非常清楚核融合的可能性，所以它們一開始就卯足全力進行研發。從 2014 年開始，它們幾乎每年都會發佈一個改良的原型反應堆。在 2022 年，代號 Trenta 的第 6 代原型總算能被加熱到華氏 1 億度這個在地球上產生核融合的要求溫度，是第一個達到此目標的私人反應堆。
Helion Energy 的反應堆 （圖片擷取：Contrary Research）
太陽中心的溫度爲攝氏 1500 萬度（約華氏 2732 萬度），引力則是地球表面的 28 倍。 強大的引力加上高溫，才能導致原子加速碰撞，造成核融合。由於在地球上無法複製太陽中心的引力，因此需要更高的溫度（華氏 1 億度）才能引發核融合。
爲了要持續這樣的研究，Helion Energy 需要非常多的資金。因此，除了 2014 年獲得的 150 萬美元，它們又分別進行了 5 輪募資。其中最受矚目的是它們在 2021 年進行的 E 輪募資，因爲這次的主要投資者是 OpenAI 的創辦人，也是在 2014 年提供種子資金的 Y Combinator 當時的執行長 Sam Altman。
Sam 這次投資了 3.75 億美元在 Helion Energy，而整個 E 輪總共募得的資金是 5 億美元。在完成 E 輪募資前，Helion Energy 的估值爲 25 億美元，E 輪獲得的資金將用來建造第 8 代原型反應堆。
當 Helion Energy 正式開始生產電能時，它們首要的客戶將是大量用電的數據中心或工廠。Helion Energy 覺得在這些場所附近建立小型核電廠將讓客戶們獲得穩定的供電，這會是極大的誘因。
另外，Helion Energy 也打算和目前的電力供應商合作，直接爲大衆電網提供電力。因爲 Helion Energy 相信它能夠以每兆瓦時 (mWh) 10 美元的價格供電，比現今最便宜的再生能源再便宜 50%。所以，對電力供應商來說是最好的選項。
Helion Energy 的團隊 （圖片擷取：Contrary Research）
用電一直被視爲是破壞環境的主因，而目前的核能發電又讓人有很多的疑慮。如果 Helion Energy 真的能夠將「核融合」商業化，那我們就可以使用便宜、乾淨、安全又源源不絕的能源。難怪創投家們都願意在這個行業投入巨大的賭注！
參考資料：
1. Fusion Is About To Become A Must-Have Investment, DOE Official Says
2. Fusion energy industry preps policymakers for ‘one of the biggest technological game-changers’ ever
3. The future of fusion energy
4. OpenAI CEO Sam Altman’s Biggest Investment: $375M in Nuclear Fusion
5. Helion Raises $500 Million, Targets 2024 for Demonstrating Net Electricity from Fusion
6. Helion Energy
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