2021年5月28日,中科院合肥物质科学研究院宣布其研究的核聚变装置创造世界纪录,成功实现1.2亿摄氏度维持101秒。

核聚变相对于核裂变,没有放射性污染,释放出的能量更大,而且使用的材料是海水中的氘,几乎用之不尽。如果人类能够发明可控的核聚变发电设备,几乎相当于制造了“永动机”,将不再受能源问题困扰。

但核聚变要在高温高压下才能发生,核聚变在极短时间内放出巨大的能量,温度可达上亿摄氏度,几乎没有材料能够承受如此高温。人类目前唯一利用人工核聚变能的场合只有氢弹。氢弹的能量无需控制,爆炸释放出来就行,但是要和平利用核聚变的能量,就必须让核聚变的过程变得可控。各国都在这个方向上努力,理论上有几种约束核聚变的方案,目前最为成功的是环形磁约束装置。这种装置利用产生的特殊磁场将核聚变产生的等离子束限制在一定体积内。目前各国基本上都是采用这一技术路线。

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磁场约束核聚变产生的等离子束

2014年10月,美国头号军火商洛克希德马丁公司宣布设计出紧凑型的核聚变反应堆,称这种核聚变反应堆的体积小到可以安装在汽车、飞机和轮船等交通工具上,引起媒体关注。洛克希德马丁公司设计出的紧凑型核聚变反应堆也是应用这一原理,但声称可以实际运用,还能做到像引擎一样的小型化。

实际上,洛马公司早在2013年初就为这一装置布局了大量的专利,2014年10月对外宣布了消息,这些专利在2018年获得了授权。

核聚变引擎的专利列表

这些专利公开了紧凑型核聚变反应堆的基本方案,利用下图中的线圈产生的可变磁场控制等离子束。

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这些小型核聚变装置最终会像发动机一样安装到交通工具中。

实际上,核聚变距离商用还有很长的距离。但是美国、日本、中国都在该装置上申请了大量的专利。专利的保护期限一般为20年,洛克公司关于核聚变设备的专利很多都在是2010年左右就申请了,也就是说,这些专利在2030年左右都过期了。而中国的核聚变设备的商用化预计要到2035年之后。即使洛马公司的专利保护范围较宽,也没有影响。

但有一点值得我们注意。不管是美国、日本、还是中国,在核聚变领域都申请了大量的专利。从目前的情况下,核聚变距离具体的商用化还有很长一段路要走,各方乐观预计都要在2035年之后。可以说,到时候大家申请的基础专利基本上都过期了。

那这些美国、日本、以及中国的单位为什么申请这么多的专利呢?一般情况下,申请专利是要考虑技术的成熟度的,如果在专利有效期内无商用化可能的技术,一般不建议申请专利。但核聚变的技术太过重要,只要实现商业化,几乎是人类工业革命级别的影响力,没有人敢打包票说在专利过期之前核聚变一定无法实现商业化,哪怕只要有极少的商业化可能,也会吸引大量的投入和投资,谁能掌握基础专利,无疑占领了先机。相关的核聚变基础专利和蒸汽机、内燃机、发电机的专利一样,会彪炳史册。相对于这些,付出的专利申请费用也就不值一提了,各国的核聚变专利竞赛还会持续一下。

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