全球范围内仅有一台核聚变装置成功达成关键科学阈值,而海事聚变公司(Maritime Fusion)首席执行官贾斯汀·科恩已率先启动筹备工作,计划将核聚变反应堆应用于船舶搭载场景。
从技术发展与行业实践来看,这一设想并非完全脱离现实。近年来,人工智能技术迭代升级、高性能计算能力持续提升,加之超导磁体研发取得突破性进展,多重技术红利叠加推动聚变能源向商业化落地迈出关键步伐,行业对聚变能源的认知已从“能否实现商业化”转向“何时实现商业化”,其商业化进程推进速度达到历史以来较高水平。
聚变能源具备显著优势,其核心燃料为水,地球水资源储量丰富且易获取,一旦实现商业化应用,可稳定输出大量清洁电能,无传统化石能源燃烧带来的污染物排放,也能规避部分可再生能源的不稳定性问题。将核聚变反应堆搭载于船舶的构想,同样有行业实践基础支撑:当前,核裂变反应堆已成熟应用于军用船舶领域,搭载核裂变反应堆的潜艇与航空母舰长期在全球各大海域航行,这类船舶不仅运行过程中噪音低,动力输出强度高,且燃料续航能力突出,单次加注燃料后可连续运行数十年,无需频繁补给;在民用船舶领域,早在上世纪60年代至70年代,行业内就已开展核动力货轮的可行性研究,积累了初步的技术探索经验与行业认知。
“核裂变为船舶核动力系统的技术研发、应用落地及行业推广奠定了全面且坚实的基础,为后续新型船舶核动力技术的发展提供了宝贵的实践参考,”海事聚变联合创始人科恩在接受TechCrunch媒体专访时明确表示。
核聚变技术若应用于船舶动力系统,可赋予船舶与核裂变电站船舶相近的动力性能、续航能力及运行特性,同时能从根源上解决核裂变技术应用中的核心顾虑——无需担心反应堆熔毁事故发生,不存在核材料扩散风险,且辐射水平极低,安全性显著提升。当前,全球核聚变行业的研发重心集中于陆基首台商业化反应堆的设计、建造与调试,多数企业聚焦陆域场景推进技术落地,“我敢肯定,我们是全球范围内首个系统性、深入性研究托卡马克装置船舶搭载技术及应用方案的团队,”科恩在提及托卡马克这一当前主流聚变反应堆设计路线时强调,其团队聚焦的船舶搭载场景在行业内具备开创性。
若核聚变核心技术最终实现成熟落地,达成商业化应用标准,海事聚变率先布局的船舶搭载方向将使其在行业竞争中占据先发优势,提前抢占海洋核动力能源市场份额。此外,科恩从商业运营与市场竞争角度分析指出,相较于陆基场景,从海洋场景启动聚变能源商业化落地,或许能降低初期市场推广难度,提升商业可行性。
从成本层面来看,首代聚变发电厂的建设投入规模较大,核心设备研发、零部件生产、系统集成及调试等各环节均需高额资金支撑,且受技术成熟度、量产规模限制,成本下降周期较长,短期内难以实现成本优化。“从成本竞争力角度分析,陆基聚变发电厂与当前电网中已规模化应用的太阳能、风能等可再生能源发电项目竞争,面临极大的成本压力,短期内难以形成性价比优势,”科恩针对陆基场景的市场竞争态势作出判断。
而在海洋能源应用场景中,能源产品的经济核算逻辑与陆域存在明显差异。目前,海洋船舶领域主流的替代能源候选品种为氨燃料与氢燃料,二者均被视为替代传统柴油及重油的核心方向,用于解决船舶化石能源依赖及污染排放问题,但受限于生产技术成本、存储运输难度及量产规模,氨燃料与氢燃料的市场价格始终处于较高水平,应用成本居高不下。
“这类高价替代燃料的单位能源成本,与初代聚变能源的单位能源成本处于相近区间,”科恩进一步分析市场竞争格局,“在此类市场环境与成本体系下,我们的聚变能源在海洋船舶能源市场中,能够形成直接的成本竞争力,具备明确的市场切入优势。”为进一步完善船舶搭载核聚变反应堆的技术概念设计,细化技术方案,同时启动首台反应堆核心零部件的研发与生产工作,海事聚变已顺利完成450万美元的种子轮融资。本轮融资由Trucks风投担任领投方,Aera风投、校友风险投资机构、保罗·格雷厄姆、Y Combinator及多位行业内天使投资者参与跟投;该公司此前已入选Y Combinator 2025年冬季孵化项目批次,相关融资信息及企业发展动态由该初创公司独家向TechCrunch媒体披露。
科恩透露,目前海事聚变已启动高温超导电缆的组装工作,所采用的超导带材均从外部供应商采购,其中核心供应商以日本企业为主,这类供应商在超导带材生产领域技术成熟,产品稳定性较强。此次组装的高温超导电缆,核心用途有两方面:一是作为托卡马克装置强磁体的核心组成部件,为磁体提供超导传输功能,而托卡马克装置的强磁体是实现等离子体约束的关键核心,只有通过磁体形成稳定、高强度的磁场环境,才能满足聚变反应所需的等离子体状态;二是在公司推进聚变发电厂整体研发进程中,将部分组装完成的高温超导电缆向行业内其他核聚变企业出售,通过产品销售实现阶段性营收,为后续研发工作提供资金支撑,保障项目持续推进。该初创公司已明确首台聚变发电厂的核心参数规划,其命名为“殷森”(Yinsen)的首台机组,设计电能输出功率约为30兆瓦,可满足特定规模的用电需求。
科恩指出,在船舶搭载核聚变反应堆的整体研发工作中,多项工程技术挑战亟待突破,其中难度较高的核心挑战之一,是设计适配船舶场景的能源收集系统与托卡马克装置持续运行支撑系统——能源收集系统需高效捕获聚变反应产生的能量并转化为可用电能,支撑系统则需保障托卡马克装置在船舶航行的动态环境中,长期稳定运行,满足持续发电需求。为简化船舶上搭载设备的复杂度,降低设备集成难度与运行维护压力,海事聚变规划将部分非核心辅助工作转移至岸上完成,其中燃料处理环节已明确纳入岸基作业范畴,船舶仅搭载核心发电系统及必要辅助设备。
海事聚变首台托卡马克装置的核心尺寸参数已确定,装置直径约为8米,适配船舶搭载的空间布局需求;公司结合当前技术研发进度、设备生产周期及工程建设规划,预计该装置将于2032年完成建造、调试并正式投入运行,整个项目从研发到落地的总投入成本约为11亿美元,涵盖技术研发、设备采购、生产制造、系统集成、调试运行及前期市场准备等全流程费用。
为更清晰呈现海事聚变的研发进度与行业定位,以全球核聚变领域的领跑企业联邦聚变系统公司(CFS)为对比对象:CFS当前正在推进“斯巴达”(Sparc)托卡马克装置的建造工作,该装置尺寸相对更小,直径略低于5米;截至目前,CFS已累计完成近30亿美元的融资,融资规模远超行业内多数初创企业,其中绝大部分融资资金用于其聚变示范电厂的建设,包括核心设备研发、厂区建设、系统调试等环节,按照项目规划,该示范电厂预计将于明年完成建设并实现投产运行。
需要明确的是,CFS的“斯巴达”装置定位为示范项目,其核心研发目标并非向电网输送电能,而是完成关键技术验证——证明托卡马克装置的能量输出功率能够超过输入功率,实现能量净增益,为后续商业化反应堆研发提供核心技术支撑;CFS真正用于向电网稳定输送电能的全尺寸商业化反应堆“方舟”(Arc),目前仍处于研发推进阶段,按照企业规划,该反应堆需到21世纪30年代初期才能完成全部研发工作,达到商业化投产条件。
从行业发展进程来看,CFS在技术研发启动时间、融资规模、技术积累、项目推进进度等方面均具备显著优势,相较于包括海事聚变在内的众多核聚变初创企业,拥有明显的先发优势,在行业内占据领先地位,但科恩针对这一行业竞争格局表示,CFS的先发优势并不会成为海事聚变推进项目的阻碍,二者聚焦的应用场景、研发定位存在差异,具备差异化竞争空间。
“我们的研发核心目标并非耗费数十亿美元建造仅能实现能量盈亏平衡的实验性装置,这类装置无法实现向电网或特定用户输送电能的核心功能,不具备实际商业价值,”科恩明确公司的研发定位,“我们规划建造的首台托卡马克装置,是具备完整电能生产、输出能力的实用型装置,核心目标是为特定客户提供稳定的电能供应,直接对接市场需求,实现商业化价值转化。”