位於新澤西州的 Thea Energy 最近公佈了其基於恆星環的核融合電廠 Helios 的初步概念設計,該設計兼容當前的製造、建設和維護設施。該公司表示,這一方法是一種實際的建設核融合電廠的方式,無需依賴未來的重大科學突破。核融合被認為是清潔能源的聖杯,模擬太陽的能量生成過程,核融合能量有望提供豐富、清潔的能源,且不會產生碳排放。眾多公司已對此技術進行了大量投資,以期建造未來的商業電廠。然而,Thea Energy 的路徑卻有所不同。
Helios 採取了不同的方式。大多數建設核融合電廠的努力集中於托卡馬克設計,這是一種環狀結構,內部配備強大的磁鐵,用以限制高溫等離子體在反應堆內的運行。這些高溫等離子體用於將氫燃料顆粒融合成氦,釋放出大量能量。而另一種方法,即使用恆星環設計,雖然對等離子體限制的能量需求較低,但其結構不對稱,這意味着設計中使用的大型磁鐵需要單獨製造,從而增加了成本。Thea Energy 採用恆星環設計,但使用較小、外觀相同的磁鐵來組成核心,並計劃利用軟件控制這些磁鐵,使得不穩定的恆星環設計變得虛擬,從而限制等離子體的運行。
在技術運作方面,Thea Energy 不再投資於制造精確到位的恆星環所需的磁鐵,而是能夠快速迭代其磁鐵設計,並著重於軟件的開發以解決問題。在一個小型試驗中,團隊利用三乘三的陣列克服了磁鐵制造和安裝的瑕疵。由於反應堆控制是由軟件定義的,團隊還利用人工智能(AI)來評估其在反應堆運行中的表現。無論是磁鐵位置錯誤還是使用了有缺陷材料的磁鐵,該 AI 系統都能成功排除缺陷,且無需人工干預,該公司在接受 TechCrunch 訪問時表示。
Helios 的設計包含 12 個不同形狀的大型磁鐵,用以限制等離子體的運行。內部還有 324 個較小的磁鐵,能夠微調等離子體的形狀。公司預計 Helios 將產生 1.1 吉瓦的熱能,這些熱能將由蒸汽渦輪轉化為 390 萬瓦的電力。反應堆每兩年需要進行一次 84 天的維護,使其容量因子達到 88%,與核裂變電廠相當。面向核融合的第一壁設計也有 15 年的服務壽命,進一步提高了容量因子。
Thea Energy 旨在將每兆瓦時 (MWh) 的能源生產成本從估計的 $150 / 約 HK$ 1,170 降至 $60 / 約 HK$ 468,隨著更多反應堆的建設進行。目前,該公司正在著手建設其演示電廠 Eos,預計將於 2030 年啟用。David Gates 博士,Thea Energy 的共同創始人兼首席技術官,在週一的一份新聞稿中表示,Helios 不依賴未來的科學突破。它旨在結合恆星環穩態運行的固有優勢、無風險的破壞性干擾以及高效率,並配備可編程的平面磁鐵。這標誌著恆星環商業化的演變。




