Helion聚变原型创两项行业纪录
摘要
Helion Energy的第七代聚变原型机Polaris实现了两个重要里程碑：首次在私营装置中实现可测量的氘-氚聚变，并达到1.5亿摄氏度等离子体温度。该公司计划在2028年前将聚变电力接入电网，已开始建设首个商业装置Orion，并与Microsoft和Nucor达成供电协议。这些进展标志着聚变能源商业化的重要突破。
聚变研究公司Helion Energy表示，其Polaris原型机创造了新的行业基准，成为首个实现可测量的氘-氚(DT)聚变并达到1.5亿摄氏度等离子体温度的私营聚变能源装置。
该公司在2月13日表示，这些里程碑“标志着Helion实现商业化可行聚变能源愿景的重大突破，也是私营聚变行业的首次成就。”
[图片：位于华盛顿州的Helion Energy聚变研究场地的控制室。该公司成立于2013年，目前正在运行其第七代原型机。来源：Helion Energy]
总部位于华盛顿州Everett的Helion成立于2013年，于2024年底开始运行其第七代Polaris原型机。该公司表示，周五宣布的里程碑是在今年1月实现的。
“我们相信商业化聚变的最可靠路径是尽可能快速地进行建造、学习和迭代，”Helion联合创始人兼首席执行官David Kirtley表示。“我们已经建造并运行了七个原型机，每次都设定并超越更雄心勃勃的技术和工程目标。我们在Polaris上进行的氘-氚测试活动取得的历史性成果，验证了我们开发高功率聚变的方法以及我们工程的卓越性。”
Kirtley告诉POWER：“通过Polaris，我们已经跨越了两个关键门槛。我们使用氘-氚燃料运行，并达到了超过1.5亿摄氏度的等离子体温度。这些是通往Orion道路上的重要步骤，”Orion计划作为Helion的首个商业电站。“我们专注于将聚变反应转化为电力，并在2028年前将可靠电力接入电网。”
Kirtley补充道：“我们的理念一直是尽可能快速地进行建造、测试、迭代和重复。这正是我们现在正在做的事情。Polaris几乎每天都在运行，验证我们回收电力的方法，并完善我们将用于建造Orion以及后续许多聚变电站的技术。”
[图片：Polaris是Helion Energy的第七代核聚变原型机，旨在证明产生氘-氚聚变并实现净电力输出的可行性。该装置是一种场反向位形(FRC)等离子体发生器，可达到高温并专注于采用更小、脉冲式、非热力学方法实现商业发电。来源：Helion Energy]
众多研究聚变的团体之一
Helion是本月POWER发布的“开拓者”特别报告中介绍的几家公司之一。该报告提供了关于聚变能源和其他发电技术及设施的信息，这些技术正在开发中以支持电力行业。Helion在过去几年中实现了多个里程碑，包括成为首家获得监管批准以拥有和使用氚来展示聚变能源生产的公司。
使用DT燃料实现热核聚变是Polaris测试计划中的一个步骤。该公司表示将继续测试以达到氘-氦-3聚变的最佳温度，这是Helion将用于商业运营的燃料。(编者注：氦-3是一种轻质、稳定的氦同位素，有两个质子和一个中子。最常见的同位素氦-4有两个质子和两个中子。)
在Polaris中实现1.5亿摄氏度的等离子体温度时，Helion打破了其第六代Trenta原型机创下的1亿摄氏度等离子体温度的商用聚变行业记录。Helion于2023年停止了Trenta的运行。在聚变行业内，1亿摄氏度被认为是具有商业相关性的聚变装置的阈值等离子体温度。Helion表示将继续提高其Polaris装置中的等离子体温度，以证明其能够可靠地使用氘-氦-3运行，这对未来的Helion商业运营具有重要意义。
[图片：Helion Energy的工作人员在华盛顿州Everett的公司场地组装Polaris聚变原型机。来源：Helion Energy]
“我有机会审查了Helion的诊断数据，”惯性约束聚变、脉冲功率和等离子体物理专家Ryan McBride表示。McBride曾担任Sandia美国国家实验室的部门经理，以及密歇根大学的核工程、电气工程和应用物理学教授。“看到DT聚变证据和超过13 keV或1.5亿摄氏度的温度令人兴奋，我期待看到更多进展。”
与Microsoft和Nucor的协议
Helion于2025年7月开始在华盛顿州Malaga的Orion(该公司首个商业装置)场地进行建设。该项目旨在为科技巨头Microsoft提供来自聚变的电网电力。该公司还与钢铁和钢铁产品制造商Nucor达成协议，作为合作开发500兆瓦聚变电站的一部分，为钢铁制造设施提供基荷电力。
“虽然商业化聚变的道路仍在展开，但我们很自豪能够支持Helion在华盛顿州的开拓性工作，作为我们对投资可持续能源更广泛承诺的一部分，”Microsoft首席可持续发展官Melanie Nakagawa在去年7月Orion场地破土动工时表示。
“我对我们国家的创造力和我们在降低聚变商业化道路风险方面的速度印象深刻，”美国能源部科学办公室聚变能源科学副主任Jean Paul Allain表示。“看到Polaris测试活动的数据，包括创纪录的温度和其系统中燃料混合物的增益，表明取得了强劲进展。我们将聚变接入电网的能力需要能够实现设计和测试快速周转的方法，这些结果反映了美国聚变生态系统的日益增强的能力。”
—Darrell Proctor是POWER的高级编辑。