美国Type One Energy公司近日宣布，已成功发布所谓的世界上第一个全面、自洽、稳健的物理基础，为实用核聚变试验电站提供了保守的设计余地。这一成果将为该公司第一座Infinity Two仿星器核聚变发电厂的建设奠定基础。目前，Type One Energy正与田纳西河流域管理局(TVA)合作开发这一核聚变发电厂项目。

Type One Energy首席执行官克里斯托弗·莫里表示：“我们是第一家与能源公司签署协议开发聚变发电厂项目的私营聚变公司，因为我们的设计是基于现实的。Infinity Two的物理基础建立在对电网可靠发电的苛刻环境的应用和性能要求的深入了解上。我们有一个团队，他们明白这不是设计一个科学项目，而是要考虑实际应用的需求。”

据悉，该公司的物理设计基于超过70,000次优化模拟，这是同类中最广泛的仿星器设计研究。仿星器使用外部线圈产生扭曲磁场来控制等离子体，与在等离子体内部感应电流的托卡马克不同。

Type One Energy已与田纳西河谷管理局签署协议，拟建一个名为“Infinity Two”的350 MWe试点项目，该项目最早将于2030年代中期开始发电。该项目有望重新利用已退役的田纳西河谷管理局化石燃料发电站的现有基础设施，旨在增强该地区的能源安全，同时促进包括更清洁能源在内的更加多样化的能源组合。

该合作协议以“无限项目”为基础，该项目最初于2024年初在田纳西河谷管理局、美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)和田纳西州的支持下启动。最初，“无限项目”仅专注于在田纳西河谷管理局的Bull Run工厂部署“无限一号”原型机，后来逐渐扩展为涵盖将核聚变能源商业化的更广泛战略。

根据Type One Energy最近发布的公告，Infinity Two聚变试验发电厂的设计首次切实考虑了等离子体性能、发电厂启动、建设物流、发电厂容量系数和利用实际发电厂运行经验的经济性等相互竞争要求之间的复杂关系。它以使用模块化高场磁铁的仿星器聚变技术的良好运行特性为基础，该特性已在德国的W7-X科学机器上得到验证。

该公司利用高性能计算设施，如美国能源部位于橡树岭国家实验室的百亿亿次Frontier超级计算机进行模拟。Type One Energy首席科学与工程官John Canik表示：“两年前，我们承诺实现这一雄心勃勃的核聚变商业化里程碑，今天我们终于实现了这一目标。通过利用我们拥有的高性能计算资源，团队能够高效地开发深度等离子体物理见解，为我们的Infinity Two仿星器设计提供参考。”

燃烧等离子体仿星器将采用氘氚(DT)燃料，可以向电网输送350 MWe的电力。其特点包括等离子体在广泛的操作条件下具有弹性和稳定性的行为、由于湍流传输而导致的极低的热损失以及可容忍的第一壁直接能量损失。

该核能公司在《等离子体物理学杂志》上发表了一系列七篇经过同行评审的论文，介绍了其物理基础。这些论文旨在验证Infinity Two核电站设计的关键技术部件，包括其增殖包层和偏滤器设计、氚燃料循环以及等离子体性能和稳定性相关主题。然而，它们并没有提供完整的发电厂工程设计，而是提供了物理基础，证明了在仿星器中可以实现商业聚变所需的等离子体条件和系统组件。