初创公司 Thea Energy 提出了一种名为 Helios 的新型核聚变反应堆设计，旨在解决聚变发电成本高昂且对制造精度要求苛刻的核心难题。其方案采用“像素化”恒星器设计，用大量小型、标准化的超导磁铁阵列取代传统复杂扭曲的磁铁。通过专用软件对每个磁铁进行精确控制，该系统不仅能灵活调节磁场，还能自动补偿制造和安装中产生的误差，从而大幅降低了建造难度与成本，最终目标是实现具有商业竞争力的清洁能源。
传统聚变技术的挑战
核聚变有望提供海量的清洁能源，但在此之前，必须证明其设计在技术上可行且在经济上具有竞争力。这两点都极具挑战性，因为许多设计中使用的巨型磁铁或激光器都要求达到毫米甚至更高的安装精度。
“我们有一种方法可以在后端调校掉不完美之处。” Thea Energy 的联合创始人兼首席执行官 Brian Berzin 表示，这种容错能力可能成为他们领先于竞争对手的关键优势。
如果材料和建造成本过高，聚变电站将难以与廉价的太阳能和风能竞争。Thea Energy 的策略是，通过更易于制造的硬件和强大的软件来解决这些问题，从而显著降低聚变发电的成本。
“像素化”的解决方案
Thea Energy 的设计是对“恒星器”的一种独特改造。恒星器利用磁场来约束超高温的等离子体，直至发生聚变反应。
- 传统恒星器: 使用外形极其复杂、如同艺术品的定制磁铁来塑造磁场。这种不规则的形状使得磁铁的大规模制造变得异常困难和昂贵。
- Thea 的方案: 采用大量小型、相同的超导磁铁，并将其排列成阵列。这就像用像素点来构成一幅复杂的图像。
通过软件单独控制每一个“像素”磁铁，系统可以共同生成一个能够精确约束等离子体的复杂磁场。这种方法带来了几个显著的好处：
- 简化制造： 小而相同的磁铁更易于批量生产，成本更低。
- 快速迭代： 公司在过去两年中对磁铁设计进行了超过60次的调整和优化，这是大型定制部件无法比拟的。
软件的强大纠错能力
该设计的核心优势在于其软件控制系统。它不仅用于塑造磁场，更能主动克服硬件上的缺陷。为了测试这一点，团队进行了一系列极端实验。
“我们故意给阵列制造麻烦。我们把一个磁铁拆卸后，以超过一厘米的巨大偏差重新安装……每次我们这样做，控制系统都能在我们不进行任何干预的情况下，自动调校并消除这些缺陷。”
团队甚至测试了来自五个不同制造商的超导材料，包括一些故意引入缺陷的材料。结果证明，无论是物理上的错位还是材料上的瑕疵，其控制系统（包括一个通过强化学习训练的 AI 模型）都能够成功补偿，确保磁场的精确性。
Helios 电站的设计与目标
商业化聚变电站 Helios 的设计目前仍处于概念阶段，但其性能目标十分明确：
- 磁铁构成: 由12个大型主磁铁负责大部分等离子体约束，内部再由324个小型圆形磁铁进行精细调节。
- 发电能力: 预计产生1.1吉瓦的热量，通过蒸汽轮机转化为390兆瓦的电力。
- 预期成本: 首座电站的发电成本预计低于 每兆瓦时150美元，在技术成熟后，未来有望降至 每兆瓦时60美元。
- 运行效率: 设计容量因子高达 88%，这意味着它的持续发电能力远超当今的燃气电厂，几乎与核裂变电站相当。
未来路线图
在建造商业电站 Helios 之前，Thea Energy 必须首先建造一个名为 Eos 的小型实验装置，以充分验证其背后的科学原理。
- 2026年: 公司计划为 Eos 确定建设地点。
- 2030年左右: 计划启动 Eos 并开始运行。
与实验装置的建设并行，Helios 商业电站的开发工作也将同步展开，这种策略旨在加快从科学验证到商业应用的进程。