源自日本大阪大學的初創企業EX-Fusion（大阪府吹田市）將在日本國內建設對反覆發生雷射核融合反應的技術實施驗證的全球首個實證反應爐。核融合發電作為能為脫碳做出貢獻的新一代能源受到期待，但技術門檻較高，尚未找到實現實用化的進程。為了2030年代中期實現商用化，將通過正式的設備積累技術。

   

EX-Fusion開發的雷射核融合反應爐的示意圖

   

      為2030年代商用化積累技術

  

      雷射核融合是向重氫等燃料照射強烈雷射引起核融合反應，從而獲取能源的新一代發電技術。優點是不排放二氧化碳且能穩定供應電力。與發生核裂變的原子能（核能）發電相比，安全性高，不容易産生高放射性廢棄物。

  

      EX-Fusion由在大阪大學及日本光産業創成大學院大學研究雷射核融合的技術人員等於2021年成立。此前一直借用大學的設施，控制照射燃料的雷射的位置和時間，還致力於開發促進核融合反應的部件和設備。具體來説就是向真空容器投入直徑1毫米左右的鐵球。然後反覆開展向1米遠處鐵球的中心部分精確照射雷射的實驗。

  

      為了提高實驗的精度和頻率，EX-Fusion將於2023年內在大阪府內建設自己的試驗環境。計劃利用可實際引發核融合反應的高功率雷射，驗證開發的控制設備能否正常工作。目標不是以幾小時1次等頻率而是以1秒10次的頻率引發反應。該公司首席執行官（CEO）松尾一輝表示：「2025年達到以10微米以下的精度向10米遠處的燃料照射10千瓦的雷射，一直到引發反應。（我們）將對這整個過程進行驗證」。

     

    

      還將致力於提高使用部件的品質。將在浜松市設立自家的研發基地。開發使用人工智慧（AI）及感測器檢測目標位置的部件。以前大多使用民用産品，而要承受發生核融合反應的高輸出功率，需要從部件開始自主生産。

  

      EX-Fusion最近通過面向風險投資公司（VC）等11家公司的第三方配股增資籌集了18億日元，準備用於一系列舉措。除了大型VC公司ANRI、Nissay Capital、Delight Ventures及三井住友海上Capital等外，業務公司尼康也加入增資行列。

  

      EX-Fusion過去籌集了1億3000萬日元，但對於創業不久的企業的籌資項目而言，18億日元屬於非常大的規模。

  

      目標：1秒內發生約10次核融合反應

  

      核融合反應是指氫等品質輕的原子核之間發生聚變，變成氦等品質重的原子核的反應。利用很少的燃料産生巨大的能量。理論上，利用1克燃料可以獲得跟約8噸石油同等的熱量。

  

      門檻也很高。因為要想發生核融合反應，需要將燃料加熱到攝氏1億度以上，形成原子核所含的陽子和電子自由移動的「電漿」狀態。

  

      作為電漿的控制方法，最有力候選被認為是利用磁力的磁場方式。包括日本在內的世界主要國家在法國共同建設的國際熱核融合實驗堆（ITER）就是代表性事例。

  

      而雷射方式是向球形真空容器中加入燃料，從周圍照射強烈的雷射，當下壓縮和加熱，從而引發核融合反應。通過以秒為單位調整雷射照射數量，被認為可以容易地調整發電量，還有望成為與光伏及風力等輸出功率隨氣候狀況改變的能源組合使用的電源。

  

      1980年代以後，各國正式開始研發雷射核融合。但是，要想産生雷射，需要很大的電量，之前也很難輸出超過這一電量的能源。取得進展是在2022年12月。美國能源部宣佈，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室獲得的能源超過了在實驗發生核融合所投入的能源。

  

      EX-Fusion的CEO松尾説：「隨著點火成功，能夠看到燃燒電漿，可以進行統計分析，更容易設訂製造什麼樣的雷射器合適的目標」。隨著這一實驗成功，各國初創企業正在轉向推進雷射核融合的實用化。

  

      美國核融合産業協會2022年7月公佈的報告顯示，世界上核融合相關企業超過30家。籌資額合計達到48億美元。據EX-Fusion的松尾CEO介紹，其中致力於雷射核融合的「全球有6家左右」。

  

      作為發電站實現商用化的重要門檻之一是連續發生核融合反應。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室使用的大型雷射器8小時只能輸出1次。雖然能瞬間發電，但難以投入實用。因此，EX-Fusion的目標是以高頻率反覆輸出高能源雷射，在1秒內引發10次左右核融合反應。

  

      另一個重要門檻是驗證各大學及企業單獨做的部件及設備最終能否作為1個系統正常工作。EX-Fusion可以將相關部件及設備集中到設在大阪府內的基地，進行綜合試驗。這種試驗環境「在世界上也是首次實現」（松尾CEO）。

  

      雷射器也需要大型化。要想穩定發生核融合反應，需要將輸出功率提高到50千瓦，達到現在的50倍，但目前還沒有哪家廠商可以提供支援。另外，日本國內要想實現核融合發電，還需要確保建設用地及完善法律法規。

  

      日本經濟新聞（中文版：日經中文網）鈴木健二朗

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