nT-Tao C3聚变原型机首次发射等离子体脉冲
摘要
以色列公司nT-Tao成功利用C3原型机首次发射等离子体脉冲，标志着其紧凑型模块化聚变反应堆研发取得重要进展。该技术旨在实现10-20 MW稳定功率输出，具备紧凑、可扩展、经济实惠等特点，适用于多种能源应用场景。公司采用快速迭代工程方法，并在控制技术方面取得突破，提高了脉冲功率系统的稳定性和效率，加速了聚变能源商业化进程。
以色列能源公司 nT-Tao 已使用其 C3 原型机首次发射等离子体脉冲。从开始组装到投入运行仅用了两个月时间。C3 原型机是 nT-Tao 开发紧凑型模块化聚变反应堆任务中的最新迭代。目标是开发一种能够产生 10-20 MW 稳定功率的紧凑型聚变反应堆，最终系统设计为紧凑、可扩展且经济实惠。nT-Tao 的解决方案专为可扩展性和快速部署而设计，可适应广泛的并网和离网能源需求，包括分布式基荷电力、工业设施、小城镇、船舶、数据中心和偏远地区。
C3 直接建立在 C2-A 系统成功实验的基础上，C2-A 系统在预期的高密度状态下实现了约 100 万度的等离子体温度。C3 系统作为一个紧凑型模块化聚变反应堆设计的试验平台。它采用专有的磁约束和脉冲功率方法，专为高密度状态设计。当前设计包括对磁体、脉冲功率系统、诊断和整体系统集成的改进。这些改进旨在将等离子体性能提升到超越前几代系统的水平。
该公司采用迭代工程周期，旨在在 12 个月内完成从仿真和制造到实验验证的过程。从 C3 收集的数据将用于验证现有仿真，并为未来原型开发提供信息。
2025 年 12 月，nT-Tao 的研究人员与内盖夫本-古里安大学的合作者在《执行器》（Actuators）期刊（第 14 卷，第 12 期）上发表了一项研究，介绍了一种非线性控制方法，该方法使谐振逆变器即使在电负载快速变化（这是聚变等离子体形成和加热过程中的固有条件）的情况下也能保持稳定的谐振。该方法通过模拟实验室等离子体条件的详细时域仿真得到了验证。
聚变等离子体行为不可预测，迫使电力系统即时适应。这种新的控制方法允许 nT-Tao 的脉冲功率系统实时调整自身，即使在快速变化的条件下也能保持能量输送的稳定和高效，这是实现可重复、高性能等离子体脉冲的关键能力。该控制器还支持自校准，减少了确保正常运行所需的实验次数。这提高了利用实验室时间进行科学研究的效率。该研究通过提高脉冲功率稳定性、增加功率传输效率以及支持公司的高密度等离子体状态和极高重复率，推动了 nT-Tao 紧凑型聚变系统的核心赋能技术的发展。该方法的可扩展性也与 nT-Tao 更广泛的愿景相一致，即制造适用于数据中心、工业设施、国防应用和偏远社区部署的可制造、模块化聚变系统。
"脉冲功率控制是紧凑型聚变的基础。这项工作为在等离子体形成过程中产生的高度动态条件下稳定和最大化谐振功率输送提供了一条可行的途径，" nT-Tao 电力电子总监 Natan Schecter 说。"这是实现能够在商业级运行条件下可靠且重复运行的聚变系统的重要一步。"
"本文展示的非线性控制器解决了聚变电力电子领域最复杂的挑战之一，" nT-Tao 电力电子工程师 Ohad Akler 说。"随着聚变领域向高密度、快速脉冲架构发展，这些控制能力变得不可或缺。"
nT-Tao 在其网站上表示，它正在采用一种根本不同的方法来实现聚变能源，专注于紧凑、高效的设计。"我们的小规模聚变技术在开发过程及以后都具有显著优势。在研发阶段，我们的紧凑型方法能够实现更快的迭代周期和更具成本效益的测试，加速我们迈向聚变能源未来的进程。"
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