即便研究人员能够可靠地从核聚变反应中获取比投入更多的能量，他们仍需要攻克扩大核聚变能的工程难题。

2022年，科学家对核聚变的看法发生了永久性转变，当时被一些人称为“世纪实验”的实验首次证实，核聚变有望成为一种可行的清洁能源在劳伦斯利弗莫尔国家实验室进行的实验实现了点火：聚变反应产生的能量超过了输入的能量。

此外，过去几年该领域在美国获得了数十亿美元的私人投资然而，在核聚变大规模化发展为安全、经济且几乎无限的清洁能源之前，必须解决诸多工程挑战换句话说，这需要投入大量工程时间许多从事核聚变基础科学和应用工程数十年的工程师，见证了核聚变的许多科学和物理原理在过去十年中逐渐成熟。

但要使核聚变成为可行的商业能源，工程师们现在必须应对一系列实际挑战能否抓住这一机遇，成为核聚变能源领域的全球领导者，部分取决于该国愿意投入多少资金来解决这些实际问题，特别是通过公私合作的方式建造聚变反应堆。

当氘和氚这两种氢原子在极端条件下发生碰撞时，就会发生聚变这两个原子通过加热到1.8亿华氏度（1亿摄氏度）而融合成一个原子，其温度比太阳核心高10倍为了实现这些反应，核聚变能源基础设施需承受这些极端条件在实验室里实现核聚变有两种方法：惯性约束核聚变，使用强大的激光；磁约束核聚变，使用强大的磁铁。

尽管“世纪实验”采用了惯性约束核聚变，但磁约束核聚变尚未证明其在能源生产中可实现收支平衡一些私人资助的实验旨在本世纪末实现这一目标，而在法国进行的国际支持的大型实验ITER也期望在本世纪30年代末实现收支平衡。

两者均采用磁约束聚变未来的挑战这两种核聚变方法都面临一系列挑战，克服这些挑战的成本并不低例如，研究人员需要开发能够承受极端温度和辐射条件的新材料当聚变反应堆的材料受到高能粒子轰击时，它们也会具有放射性研究人员需要设计出能在几年内衰变到放射性水平的新材料，以便更安全、更容易地处理掉。

生产足够的燃料并可持续生产也是一项重要挑战氘储量丰富，可从普通水中提取但提高通常由锂生产的氚的产量则困难得多一个单一的聚变反应堆每天需要几百克到一公斤（2.2磅）的氚才能运行目前，传统的核反应堆产生的氚是裂变的副产品，但这些无法提供足够的能量来维持一组聚变反应堆。

因此，工程师们需要开发在聚变装置内部生产氚的能力这可能需要用含锂材料包围聚变反应堆，这种材料会在反应中转化为氚为了扩大惯性核聚变的规模，工程师们需要开发出能够每秒数次重复撞击由冷冻氘和氚制成的聚变燃料目标的激光器。

但目前还没有足够强大的激光能以这样的速度做到这一点工程师们还需要开发控制系统和算法，使这些激光以极高的精度对准目标

此外，工程师们将需要按数量级扩大靶材的生产：从每年数百个手工制作的靶材，每个靶材的价格为数十万美元，到数百万个靶材，每个仅花费几美元对于磁密封技术，工程师和材料科学家需要开发更有效的方法来加热和控制等离子体，以及用于反应堆壁的更耐热和抗辐射的材料。

用于加热和限制等离子体直到原子聚变的技术需要可靠地运行数年这些都是重大挑战它们虽艰难，但并非不可逾越目前的资金状况来自全球私人公司的投资不断增加——这可能会继续成为推动核聚变研究向前发展的重要因素过去五年，私营企业吸引了超过70亿美元的私人投资。

几家初创公司正在开发不同的技术和反应堆设计，目的是在未来几十年将核聚变加入电网这些公司大多位于美国，还有一些位于欧洲和亚洲虽然私营部门的投资有所增长，但到目前为止，各国政府仍在核聚变技术的发展中发挥着关键作用。

我们期望它们在未来能继续保持这一角色2000年代中期，美国能源部投资约30亿美元在劳伦斯利弗莫尔国家实验室建造了国家点火装置，12年后，“世纪实验”在此发生2023年，美国能源部宣布了一项为期四年、耗资4200万美元的项目，用于开发该技术的核聚变中心。

虽然这笔资金很重要，但它可能不足以解决美国在实际核聚变能源领域成为全球领导者所面临的最重要挑战在这一领域，政府和私营公司之间建立伙伴关系的一种方法可能是建立类似于美国宇航局和SpaceX之间的关系作为NASA的商业合作伙伴之一，SpaceX获得了政府和私人资金的支持，用于开发NASA可以使用的技术。

它是第一家将宇航员送入太空和国际空间站的私人公司与许多其他研究人员一样，我们也持谨慎乐观的态度新的实验和理论结果、新的工具以及私营部门的投资，都让我们越来越意识到，开发实用的核聚变能源不再是“如果”，而是“将来”。