Thea Energy仿星器技术加速聚变能源商业化

关于核聚变的讨论长期以来都涉及其创造无限能源的潜力。多家公司正致力于将这一潜力转化为现实。

POWER杂志于2月9日发布的“开拓者”特别报告，包含了处于聚变研发前沿团体的信息。其中之一是总部位于新泽西州Kearny的Thea Energy公司，该公司正在构建其所谓的更经济、可扩展的仿星器系统架构版本。Thea Energy的官员告诉POWER，该公司已将相控阵控制系统应用于聚变，这使得硬件更简单、成本更低，“并且能够在资产生命周期内通过软件堆栈动态调整系统性能。”

Thea Energy脱胎于普林斯顿等离子体物理实验室和普林斯顿大学，仿星器最初正是在那里发明的。该公司在2024年完成了2000万美元的A轮融资，并被选为美国能源部里程碑式聚变发展计划的八个首批获奖者之一。

[图片：Brian Berzin]

该团队最新的里程碑是运行了世界上首个超导平面线圈磁体阵列，证明了小型、简单的电磁体能够实际、精确且动态地创建和控制仿星器磁场。该公司目前正在设计其首个集成聚变系统Eos，并考虑其选址，该系统将大规模、稳态地产生聚变中子。Eos的运行将通过该公司的Helios发电站催化后续聚变能源并网部署。

Thea Energy的联合创始人兼首席执行官Brian Berzin向POWER阐述了他对当前聚变格局的看法。Berzin谈到了公司的技术及其对聚变能源的愿景。

POWER：您的背景包括电气工程以及金融和投资经验。是什么促使您想涉足聚变能源领域？

Berzin：从事聚变工作是人生和职业生涯中最有意义、最激动人心的事情之一。我最初在2017年加入了以商业化为重点的聚变领域，当时只有少数几家聚变公司，而如今这个行业已有超过50家。

自那时起，对清洁且丰富的聚变能源的需求已达到临界点，而高温超导体和高性能计算等赋能技术进一步加速了聚变技术的商业化。在进入该领域之前的几年里，我有机会在早期和晚期阶段投资并运营多家公司。早年在其他科技领域的这些基础经验使我们能够快速高效地扩展我们的组织和技术，达到今天作为世界领先聚变公司的地位。

Thea Energy开发了一种独特的聚变架构，能够以更具可制造性和成本效益的方式在全球范围内部署能源。现在已有超过75人加入了Thea团队来完成这一使命，而这仅仅是个开始。

POWER：是什么促使了创建Eos集成仿星器的想法？

Berzin：仿星器是一种科学上成熟的聚变技术形式，由普林斯顿等离子体物理实验室发明，Thea Energy实际上是在2022年从那里分离出来的。仿星器系统架构对商业聚变发电具有固有的优势，包括高效、稳态运行，且没有破坏性破裂的风险。然而，仿星器的致命弱点始终是所需硬件的复杂性和精度。三维磁体必须在毫米级的规格公差内制造和组装。

我们创立Thea Energy是为了创建一个更实用的仿星器系统架构，为现实世界而设计。我们的方法使用一系列更简单、可编程的磁体。这些磁体线圈可以通过可扩展且经济的手段进行大规模制造。它们在一台看起来像超大录像机的机器上绕制，利用了基本的制造工艺。然后，我们利用基于软件的控制系统单独调整这些磁体，以创建仿星器几何形状所需的精确磁场成形。这种专有架构正被用于我们的首个集成仿星器“Eos”，以及随后的“Helios”聚变电站。

POWER：Eos如何融入建设商业聚变电站Helios的战略？

Berzin：Eos将使用我们的平面线圈架构产生与电站相关的稳态聚变。这是迈向我们的首个商业聚变电站（Helios）的重要一步，因为它也降低了按时、按预算建设电站的项目风险和特殊风险。

继Eos之后，我们将能够快速向最终客户交付多个电站。Eos也将作为整个聚变行业的重要设施。在其第二阶段运行期间，Eos将作为中子源，用于开发聚变电站覆盖层和燃料循环技术，这与美国能源部的聚变科学与技术路线图保持一致。

通过氘-氘聚变，在第二阶段，Eos还可用于增殖氚和重要的医用放射性同位素。

POWER：您曾表示Thea Energy的工作不仅仅是一个科学项目，特别强调了通往商业聚变能源的更快路径。为什么这很重要？

Berzin：如果聚变要大规模部署，电站的建造和运营需要比以前的科学系统更容易、更快速、更便宜。得益于W7-X等大规模实验，仿星器的物理基础已得到充分理解。我们专注于在这个已确立的物理基础上，构建一种能够像现有联合循环天然气能源基础设施一样制造、组装和运行的架构。

我们的仿星器架构对主要部件采用了更简单、可扩展的制造方法。我们已开发并在现有磁体系统中应用的软件控制，进一步允许了更传统的建造和组装：如果存在硬件或组装差异，我们只需在后端点击按钮即可调整。所有其他仿星器方法都必须拥有完美的制造和组装才能使设备工作，并且这些系统在其运行寿命期内必须保持完美状态才能正常运行。

但现实并非如此。当一个系统运行40年以上时，现实世界的可变性以及磨损是不可避免的，尤其是当它正在创造数百万度的严酷聚变条件时。我们现在有了一种方法，可以在电站整个生命周期内持续调整系统性能，从而实现高运行率和低维护成本。这是磁约束聚变系统首次能够超越固定、复杂硬件的传统限制。

重要的是要考虑的不仅仅是一个同类首创系统。我们正在展望未来，考虑如何通过使用可大规模制造的部件和基于扇区的子系统来降低成本。这种方法与动态软件控制相结合，意味着我们可以在高吞吐量设施中制造部件，拥有主要子系统的装配线，然后将这些部件运送到世界各地的电站现场，与相当传统的电站公用设施进行最终集成，利用本地供应链和施工方。

POWER：Thea Energy曾指出其技术“不需要工程奇迹”。贵公司的做法与其他从事聚变研究的团体有何不同？

Berzin：建造Eos和Helios涉及大量出色的工程和执行，但我们的磁体不需要奇迹，因为它们是在当前高温超导体技术的极限内设计的。同样，我们也没有将架构中所需的其他子系统的边界推向超出聚变行业已经实现的范围。

即使对于通常被视为任何聚变电站架构中较难的部分，例如第一壁，我们也可以使用已知的合金，并且在需要更换某些部件之前仍能拥有较长的系统寿命——这对许多架构来说是一个尚未解决的挑战。我们还有一个基于扇区的维护方案，允许在计划的电站维护期间更容易地接触部件，并且磁体在整个电站寿命期内无需更换。

POWER：Thea Energy在聚变能源领域已经取得了哪些里程碑？

Berzin：将其分为两大类，公司在核心磁体技术性能与制造以及电站设计方面都取得了重大进展。2025年，我们设计并运行了世界上首个超导磁体阵列。

这一里程碑完全由内部执行，反映了我们整个团队的巨大努力，证明了可以使用更简单、更实用的硬件建造仿星器。从那里，我们扩大规模，制造了最终的Eos规格超导磁体，并验证了我们的制造基础设施能够扩大规模，以满足交付Eos以及后续部署Thea Energy聚变电站的速率要求。

2025年底，我们公布了Helios电站设计。Helios展示了一种独特的实用商业聚变架构，实现了可扩展的制造和建造、高效维护、高能力因子和具有竞争力的经济性。该电站设计包含了商业聚变能源的几项突破：一个结合了可适应现实条件的软件控制磁体线圈的系统、世界上首个能够进行聚变功率运行的仿星器“偏滤器”排气系统，以及一个基于扇区的维护方案。

我们作为美国能源部里程碑式聚变发展计划的一部分完成了这项设计审查，并且我们是第一家获得聚变电站预概念设计认证的公司。在美国能源部的第三方验证之后，我们现在正在与超大规模企业、电力承购方和商业化伙伴就我们的首个Helios电站正式接洽方面取得重大进展。

POWER：贵公司实现聚变能源商业化的时间表是怎样的？

Berzin：Thea Energy正按计划在2030年前运行Eos。此后，公司计划在2035年前使用相同的平面线圈仿星器系统架构部署Helios。随着能源需求增长，聚变在提供丰富、按需电力方面具有独特优势。我们现在正致力于在整个能源行业建立重要的合作伙伴关系，以加速在全球范围内扩展可大规模制造且具有成本竞争力的聚变电站。

—Darrell Proctor是POWER杂志的高级编辑。