原创 美国公司公布聚变反应堆设计方案，致力实现媲美裂变发电的可靠性
Helios装置采用12块大型磁体和324块小型磁体约束聚变等离子体。
新泽西州西雅能源公司近日公布了基于仿星器原理的聚变发电厂Helios的预概念设计方案，该设计与现有制造、建造及维护设施相兼容。公司表示，这一路径无需依赖未来的重大科学突破，是建造聚变发电厂切实可行的方式。
核聚变被视为清洁能源的"圣杯"。通过模拟太阳的能量产生过程，聚变能源有望提供无碳排放的丰富清洁能源。众多企业已投入巨资研发该技术，以期建造未来的商业化聚变电站，但西雅能源选择了一条不同的道路。
Helios：另辟蹊径
当前多数聚变电站研究聚焦于托卡马克装置，其环形结构内置强磁场以约束高温等离子体。高温等离子体使氢燃料球发生聚变反应生成氦，同时释放巨大能量。
仿星器是另一种技术路线，其等离子体约束所需的能耗较低，但装置结构不对称。这意味着需要为反应堆单独定制大型磁体，导致成本攀升。
西雅能源虽采用仿星器设计，但使用外观相同的小型模块化磁体构成核心结构，并计划通过软件控制磁体，以虚拟化方式调整仿星器结构来实现等离子体约束。
如何运作？
不同于耗费资源精密制造传统仿星器磁体，西雅能源通过快速迭代磁体设计与软件优化来突破技术瓶颈。在采用3×3磁体阵列的小型试验中，团队成功克服了磁体制造与安装中的偏差问题。
由于反应堆控制完全由软件定义，团队还利用人工智能模拟反应堆运行状况。公司向TechCrunch透露，无论是磁体位置偏差还是材料缺陷，AI系统均能在无人干预下自动校正。
Helios设计包含12块四种不同形状的大型约束磁体，内部另置324块可精细调节等离子体形态的小型磁体。该装置预计可产生1.1吉瓦热能，经汽轮机转化后输出390兆瓦电力。
反应堆每两年需进行84天维护，使其容量因子达88%，与核裂变电站相当。面向聚变等离子体的第一壁设计寿命为15年，进一步提升了设备可用率。
西雅能源计划通过规模化建设将发电成本从预估的150美元/兆瓦时降至60美元/兆瓦时。目前正在建造示范装置Eos，预计2030年前投入运行。
公司联合创始人兼首席技术官David Gates博士在近日的新闻稿中强调："Helios不依赖于未来的科学突破，其设计将仿星器固有的稳态运行、无破坏性失控风险、高效率等优势，与可编程平面磁体相结合，这是仿星器技术走向商业化的进化。"
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