美國公司公布聚變反應堆設計方案，致力實現媲美裂變發電的可靠性

Helios裝置采用12塊大型磁體和324塊小型磁體約束聚變等離子體。

新澤西州西雅能源公司近日公布了基于仿星器原理的聚變發電廠Helios的預概念設計方案，該設計與現有制造、建造及維護設施相兼容。公司表示，這一路徑無需依賴未來的重大科學突破，是建造聚變發電廠切實可行的方式。

核聚變被視為清潔能源的"圣杯"。通過模擬太陽的能量產生過程，聚變能源有望提供無碳排放的豐富清潔能源。眾多企業已投入巨資研發該技術，以期建造未來的商業化聚變電站，但西雅能源選擇了一條不同的道路。

Helios：另辟蹊徑

當前多數聚變電站研究聚焦于托卡馬克裝置，其環形結構內置強磁場以約束高溫等離子體。高溫等離子體使氫燃料球發生聚變反應生成氦，同時釋放巨大能量。

仿星器是另一種技術路線，其等離子體約束所需的能耗較低，但裝置結構不對稱。這意味著需要為反應堆單獨定制大型磁體，導致成本攀升。

西雅能源雖采用仿星器設計，但使用外觀相同的小型模塊化磁體構成核心結構，并計劃通過軟件控制磁體，以虛擬化方式調整仿星器結構來實現等離子體約束。

如何運作？

不同于耗費資源精密制造傳統仿星器磁體，西雅能源通過快速迭代磁體設計與軟件優化來突破技術瓶頸。在采用3×3磁體陣列的小型試驗中，團隊成功克服了磁體制造與安裝中的偏差問題。

由于反應堆控制完全由軟件定義，團隊還利用人工智能模擬反應堆運行狀況。公司向TechCrunch透露，無論是磁體位置偏差還是材料缺陷，AI系統均能在無人干預下自動校正。

Helios設計包含12塊四種不同形狀的大型約束磁體，內部另置324塊可精細調節等離子體形態的小型磁體。該裝置預計可產生1.1吉瓦熱能，經汽輪機轉化后輸出390兆瓦電力。

反應堆每兩年需進行84天維護，使其容量因子達88%，與核裂變電站相當。面向聚變等離子體的第一壁設計壽命為15年，進一步提升了設備可用率。

西雅能源計劃通過規模化建設將發電成本從預估的150美元/兆瓦時降至60美元/兆瓦時。目前正在建造示范裝置Eos，預計2030年前投入運行。

公司聯合創始人兼首席技術官David Gates博士在近日的新聞稿中強調："Helios不依賴于未來的科學突破，其設計將仿星器固有的穩態運行、無破壞性失控風險、高效率等優勢，與可編程平面磁體相結合，這是仿星器技術走向商業化的進化。"

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