核聚变重大突破！功率提升100倍，成本降低50%

核聚变能源是人类梦寐以求的清洁能源，有望成为人类解决能源问题的终极方案，并被誉为清洁能源的“圣杯”。

从上世纪60年代开始，各国不断在可控核聚变领域进行投入。然而，这项技术的实现难度之大，使得科学家们常常感叹，人类距离核聚变发电似乎永远相差50年。

2022年，人类首次实现了核聚变反应净能量增益的历史性里程碑，随后关于核聚变的好消息纷至沓来。

近日，据Energynews、Interesting Engineering等媒体报道，美国加州核聚变公司TAE Technologies取得了一项史无前例的突破，该公司宣布其场反转配置 (FRC) 聚变技术开发取得了重大技术里程碑，有望彻底改变可持续能源生产的未来。

该公司声称，与具有相同磁场强度和等离子体体积的典型托卡马克装置相比，基于FRC的机器可实现高达100倍的聚变功率输出。

根据《自然通讯》（Nature Communications）杂志发表的研究结果，这一进步有望提高反应堆性能，同时大幅降低运营和建设成本，最高可达50%。据报道，这种新方法提高了效率，显著降低了复杂性成本，并加速了商业化聚变发电的进程。

图说：聚变功率提升100倍：美国公司利用新机器将能源反应堆成本降低50%

来源：Interesting Engineering

实现商业化聚变主要取决于产生等离子体的能力。实现这一目标的方法之一是采用场反转配置 (FRC)。FRC 作为一种聚变反应堆概念，因其紧凑的特性、高功率密度、带有简单圆形约束线圈的轴对称几何结构等特点而备受关注。

这种磁约束技术也构成了TAE Technologies聚变技术的基础。作为一种在反应堆内创建自身磁场的创新方法，场反转配置 (FRC) 技术的自组织特性最大限度地减少了对外部磁体的需求，使系统更加节能高效且结构简单。

TAE Technologies声称，与具有相同磁场强度和等离子体体积的典型托卡马克装置相比，基于FRC的机器可实现高达100倍的聚变功率输出。该系统的简单性和线性设计不仅降低了建设和运营成本，也使其更易于维护。该公司的聚变机结构紧凑、可扩展且已准备好进行大规模生产，有望彻底改变能源生产格局。

图说：TAE核聚变机器配置演变

来源：Nature Communications

TAE仅使用中性束注入 (NBI) 就成功产生了稳定的等离子体， NBI在等离子体产生和稳定方面的独家使用标志着该领域的首创。TAE最新的机器重新配置利用其先进的粒子加速器技术和中性粒子束来简化传统的FRC等离子体形成，它使FRC架构在商业合并的经济约束下更具竞争力。

实验研究表明，该机器仅使用中性束注入（NBI）来产生热的、稳定的FRC等离子体，从而将机器的尺寸、复杂性和成本降低了50%，并优化了经济竞争力和商业可行性。

TAE的技术还结合了定制电源和实时控制系统，以消除等离子体不稳定性，而长期以来，等离子体不稳定性一直被视为FRC可行性的障碍。研究人员已经证明，通过中性束注入，稳态束流被捕获在初始种子等离子体中，从而提高了等离子体的密度和温度。

同时，FRC等离子体的成功生成为使用氢硼（p-B11）作为燃料源打开了大门，该燃料源因其清洁性和可持续性而受到TAE Technologies的青睐。FRC内部磁场较低，使其更具可行性，为其他聚变燃料提供了一种更安全、更环保的替代方案。

图说：核聚变新机器Norm

来源：TAE

这款新机器名为“Norm”，比之前的原型“Norman”更加紧凑，它能够持续实现TAE最高的稳态等离子体性能，并已验证其将用于该公司下一代反应堆原型“哥白尼”的运行模式和组件。

TAE首席执行官Michl Binderbauer声称，通过Norm公司已经掌握了FRC剩余的复杂性，并且通过其成功运行，TAE已从实质上降低了“哥白尼”的风险。

Norm反应堆标志着TAE工业路线图迈出的决定性一步。TAE预计“哥白尼”将在2030年之前，使用TAE先进的FRC方法，验证净能量发电的可行性；随后，TAE的首座原型发电厂“达芬奇”将于2030年代初进行演示。

TAE下一代反应堆原型“哥白尼”的研发，也得到了科技巨头谷歌和油气巨头雪佛龙的支持。2022年7月，谷歌和雪佛龙参与了聚变初创公司 TAE Technologies 的2.5 亿美元融资，TAE宣布该资金将用于建造名为“哥白尼”的下一代核聚变机器。

事实上，谷歌自 2014 年以来一直与 TAE 合作，为这家核聚变初创公司提供人工智能和计算能力支持。

TAE首席科学官Toshiki Tajima表示：“我们现在已经证明，仅使用NBI的FRC形成方法不仅可以降低系统复杂性和成本，还可以提高等离子体稳定性和机器的整体性能。”

Norm的推出标志着聚变技术的新标杆，虽然未来仍有一些挑战需要克服，但如果TAE能够兑现其承诺，无限的清洁能源将走出科幻小说，成为现实。

随着TAE Technologies等科技公司不断突破聚变能源的界限，更清洁、更可持续能源的潜力日益显现，商业化聚变能源的梦想也比以往任何时候都更加近在咫尺。

首图来源：Getty Images

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参考资料：

[1]https://tae.com/tae-technologies-delivers-fusion-breakthrough-that-dramatically-reduces-cost-of-a-future-power-plant/

[2]https://energynews.pro/en/tae-technologies-halves-cost-of-fusion-reactors-with-experimental-breakthrough/

[3]https://interestingengineering.com/energy/us-firm-reduces-fusion-reactor-cost?group=test_b

[4] https://www.nature.com/articles/s41467-025-58849-5

[5]https://phys.org/news/2025-04-magnetic-confinement-advance-fusion-