2024年11月20日，IE(INTERESTING ENGINEERING)报道了《Supermagnet 100,000x stronger than Earth’s magnetic field to bring nuclear power closer》。这一报道聚焦于联邦聚变系统公司(Commonwealth Fusion Systems，简称CFS)在核聚变能源领域的重大进展。

总部位于马萨诸塞州的联邦聚变系统公司(Commonwealth Fusion Systems，简称CFS)是全球最大的私营核聚变公司，在为电网生产能源的征程中取得了一个关键里程碑。本周早些时候，该公司成功测试了中央螺线管模型线圈(Central Solenoid Model Coil，简称CSMC)，这是其SPARC托卡马克反应堆设计的关键组成部分，未来可能有助于生产无碳能源。

核聚变技术有望在不产生任何碳排放或高放射性废物的情况下释放无限能量。在地球上复制为恒星提供能量的过程已被证明具有挑战性，但CFS并没有放弃。

在推动清洁经济的过程中，核聚变研究得到了政府拨款和援助的大力支持，同时也获得了股权融资。据FIA2024年报道，核聚变初创公司迄今已筹集了超过70亿美元的资金，致力于将该技术商业化以生产能源。

自2018年成立以来，CFS已筹集了20亿美元，成为全球最大的核聚变公司。随着CSMC测试的成功，CFS向实现其核聚变目标迈出了重要一步。

实现关键里程碑

CFS正在研究其聚变反应堆的托卡马克设计，并于2021年测试了环形场模型线圈(Toroidal Field Model Coil，简称TFMC)。TFMC和CSMC都使用高温超导(HTS)磁体，并将共同控制反应堆内的聚变等离子体。

TFMC测试证明了HTS磁体可以在稳定电流下运行，而CSMC则需要证明它能够在上升和下降的电流脉冲下工作。

此次测试还表明，CSMC能够产生5.7特斯拉的磁场，大约是地球磁场的100,000倍。它还创下了储存能量的记录，达到3.7兆焦耳。

CFS团队还将电流增加到50,000安培，这是SPARC设计的最大电流，可以为250户家庭供电。

CFS联合创始人兼首席科学官Brandon Sorbom在新闻稿中表示：“当我们按下按钮并让电流通过磁体时，它表现得非常出色，达到了所有主要测试目标。这是商业化道路上的一个重要里程碑。”

艺术家对 CFS 首个核聚变反应堆 SPARC 的渲染，该反应堆预计将于 2026 年产生第一束等离子体。图片来源：Commonwealth Fusion Systems

一路走来的成就

在CSMC测试期间，CFS团队还展示了其新型光纤系统的实用性，该系统可以检测可能损坏磁体的过热事件。

为了建造CSMC和TFMC，CFS还必须开发自己的HTS电缆技术来处理强大的脉冲功率磁体。该团队的创新方法被称为PIT VIPER，采用内部绝缘设计，即使在磁体内部电流迅速增加时，也能最大限度地减少发热。

索博姆在新闻稿中补充道：“我们的团队能够在短短几年内将这项技术从实验台发展到一个完全集成的、全尺寸的超导磁体，这是一个巨大的进步。”

在两块磁体都制造完成并测试完毕后，CFS团队现在将专注于在马萨诸塞州德文斯的工厂建造SPARC。CFS的目标是在2026年实现等离子体，并制定了雄心勃勃的目标，即在2030年代初向电网供应聚变能源。