十九世紀末時美國的城市都是一片黑燈瞎火的樣子。煤氣燈在家中和街道上閃爍,而燃煤發動機則為工業提供動力,蒸汽推動火車前進。隨後美國開始了電氣化競賽,愛迪生、特斯拉(Nikola Tesla)和佐治威斯汀豪斯(George Westinghouse)之間的激烈競爭,最終重新定義了現代生活。如今我們正站在一個由核聚變能源驅動的類似重大能源變革的風口浪尖上。但這一回起決定作用的是國家而非創新者之間的競爭。
電氣化並非一蹴而就,也不是必然實現的。它由私人創新、政府投資和國家的宏大戰略共同促成。一旦美國致力於此,這一進程便勢不可擋。隨着工廠、企業和家庭紛紛實現電氣化,一個美國主導的新時代降臨了。
同樣,利用核聚變能源的競賽不僅關乎科學發現,還關乎誰將主導能源的未來。如果美國佔據領先地位,核聚變發電廠就能為幾代美國人提供充足、清潔和安全的能源,打破對化石燃料的依賴,使國家免受全球能源衝擊的影響。但如果美國沒能迎接這一時刻,它就會發現自己要從中國購買核聚變機器,就像現在得從那裏進口太陽能電池板、電動汽車電池和稀土金屬一樣。
核聚變—由兩個較輕的核結合形成一個更重的新核,並釋放出巨大能量,直到最近才成為全球能源轉型的最前沿。過去幾十年間,它一直被視為一個宏偉但遙不可及的科學目標。雖然研究人員在複製為太陽和恒星提供能量的反應方面取得了緩慢而穩步的進展,但利用這些反應來生產無限量且不含碳的能源似乎一直是個遙遠的夢想。
但2022年時出現了一個轉機,勞倫斯利弗莫爾國家實驗室國家點火裝置的科學家們,實現了受控聚變反應且產生的能量超過了消耗,證明了聚變發電存在理論可行性且有望成為現實。如今研究人員所做的不僅僅是進行實驗,還在為真正的發電系統奠定基礎。
利用核聚變能源的競賽將不是由物理學來決定,而是由工程、基礎設施和工業能力來決定。第一個將核聚變能源接入電網的國家,而不是第一個在實驗室中實現核聚變反應的國家,將決定世界下一個偉大能量來源的部署方式,並主導一個可能涉及數萬億美元的產業,並在此過程中重塑本國經濟。
曾幾何時,美國引領着每一次重大技術革命的步伐。美國製造了第一隻燈泡、第一架飛機、第一台電腦並將人類送上了月球。但中國正在積極行動去贏得核聚變競賽,在研發方面投入巨資,並嘗試掌控可以實現大規模核聚變部署的供應鏈。中國的實驗室已經在維持核聚變反應方面創下了紀錄,一些得到國家支援的計劃正在尋求對氚的控制權,而氚則是未來反應堆的燃料之一。而美國則逐漸落後。
我們也曾見識過這種模式,首先是太陽能電池板,然後是電池,現在是電動汽車。在每一個案例中,美國的創新都為新產業奠定了基礎,但卻是中國實施了旨在鞏固其製造和供應鏈主導地位的長期戰略。在每一種情況下美國最終都得依賴於國外生產。
而核聚變所涉及利害關係就更大了。如果能夠產生近乎無限的能量,那由此取得的戰略優勢將可與二十世紀最偉大的突破相媲美。除了獲得對美國的強大經濟影響力外,在核聚變領域處於領先地位的中國,還將擁有相當巨大的地緣政治影響力。如果中國在人工智能、量子計算和先進製造領域也處於領先地位(正如它給自身定位的那樣),那麼它就能獲得無可匹敵的影響力。
美國的政策制定者們非常清楚一個佔主導地位的中國所帶來的風險,這一點在最近的國家安全戰略,以及經濟和外交政策中都有所體現。他們也知道能源獨立對美國安全至關重要,這幾十年來一直是美國優先考慮的問題。但他們尚未認識到在核聚變方面發揮領導作用的極端重要性。這種情況必須且得儘快被改變。
利用核聚變能源不是下一屆總統政府甚至下一屆國會的挑戰。美國在未來5年間所做出的決策,將決定它是在核聚變競賽中獲勝,還是眼睜睜地看着別人得勝而歸。
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