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在过去几年中,核聚变发电技术已从饱受质疑——总是说还需要十年!——转变为一项越来越具体和诱人的技术,吸引了投资者入场。
虽然这项技术掌握起来充满挑战,建设成本也很高昂,但核聚变承诺能够利用太阳的核反应原理,在地球上产生几乎无限的能源。如果初创公司能够建成商业化可行的聚变发电厂,它们就有潜力颠覆价值万亿美元的市场。
推动聚变产业发展的乐观浪潮源于三项技术进步:更强大的计算机芯片、更先进的人工智能和强力高温超导磁体。这些技术共同推动了更复杂的反应堆设计、更好的仿真模拟和更复杂的控制方案。
2022年底,美国能源部实验室宣布产生了一个可控核聚变反应,其产生的能量超过了激光输入到燃料颗粒的能量,这无疑提振了行业信心。该实验跨越了所谓的科学盈亏平衡点,虽然距离商业盈亏平衡点(反应产生的能量超过整个设施消耗的能量)还有很长的路要走,但这是一个期待已久的步骤,证明了基础科学是可行的。
近年来,创始人们建立在这种势头之上,以快速的步伐推动私人聚变产业向前发展。
联邦聚变系统公司
联邦聚变系统公司(CFS)已筹集了约三分之一的私人聚变公司投资资本。其最新一轮融资于8月完成,增加了8.63亿美元资金,使其总融资额接近30亿美元。
CFS的B2轮融资距离其18亿美元的B轮融资已经过去四年,B轮融资帮助该公司跃居行业领先地位。从那时起,这家初创公司一直在马萨诸塞州努力建设Sparc,这是其首个同类发电厂,旨在以其所称的"商业相关"水平生产电力。
Sparc的反应堆采用托卡马克设计,形似甜甜圈。D形横截面缠绕着高温超导带材,通电后产生强大磁场,用于约束和压缩超高温等离子体。反应产生的热量被转换成蒸汽来驱动涡轮机。CFS与麻省理工学院合作设计磁体,联合创始人兼首席执行官鲍勃·穆姆加德曾在那里从事聚变反应堆设计和高温超导体研究。
这家总部位于马萨诸塞州的CFS预计Sparc将在2026年底或2027年初投入运营。该公司表示,本十年代后期将开始建设Arc,这是其商业发电厂,将产生400兆瓦电力。该设施将建在弗吉尼亚州里士满附近,谷歌已同意购买其一半的产出。
CFS得到了众多投资者的支持,包括突破能源风险投资、The Engine、比尔·盖茨等。
TAE科技公司
TAE科技公司成立于1998年(原名Tri Alpha Energy),由诺曼·罗斯托克从加州大学欧文分校分拆出来。它使用场反转配置,但有所不同:两个等离子体射流在反应堆中间相撞后,公司用粒子束轰击等离子体,使其保持雪茄形状旋转。这提高了等离子体的稳定性,为聚变发生和提取更多热量来驱动涡轮机留出了更多时间。
2025年12月,TAE宣布将与唐纳德·特朗普总统的社交媒体公司Trump Media & Technology Group合并。这项全股票交易对合并后公司的估值为60亿美元。TAE将获得2亿美元,在向证券交易委员会提交文件后再获得1亿美元。TAE首席执行官米希尔·宾德鲍尔将与德文·努内斯共同担任合并公司的联合首席执行官。
这家聚变初创公司此前曾于6月从现有投资者那里融资1.5亿美元,包括谷歌、雪佛龙和New Enterprise。据PitchBook数据,在合并前,TAE总共筹集了17.9亿美元。
Helion公司
在所有聚变初创公司中,Helion的时间表最为激进。该公司计划在2028年从其反应堆发电。其首位客户是微软。
总部位于华盛顿州埃弗里特的Helion使用一种称为场反转配置的反应堆,磁体围绕着一个看起来像沙漏的反应室,在两侧汇合处有一个凸起。在沙漏的两端,它们将等离子体旋转成甜甜圈形状,以超过每小时100万英里的速度相互射击。当它们在中间碰撞时,额外的磁体有助于诱导聚变。聚变发生时,会增强等离子体自身的磁场,在反应堆的磁性线圈内感应出电流。然后直接从机器中收集这些电力。
该公司在2025年1月融资4.25亿美元,大约在同时启动了原型反应堆Polaris。据PitchBook数据,Helion已筹集10.3亿美元。投资者包括山姆·奥特曼、里德·霍夫曼、KKR、贝莱德、彼得·蒂尔的Mithril资本管理公司和Capricorn投资集团。
太平洋聚变公司
太平洋聚变公司以9亿美元的A轮融资强势起步,即使在资金充足的聚变初创公司中,这也是一个惊人的数字。该公司将使用惯性约束来实现聚变,但不是用激光压缩燃料,而是使用协调的电磁脉冲。关键在于时机:所有156个阻抗匹配的马克思发生器需要在100纳秒内产生2太瓦功率,这些脉冲需要同时汇聚到目标上。
该公司由首席执行官埃里克·兰德(领导人类基因组计划的科学家)和总裁威尔·里根领导。太平洋聚变公司的融资金额可能很庞大,但这家初创公司并非一次性获得所有资金。相反,当公司达到指定里程碑时,投资者将分批支付,这种方法在生物技术领域很常见。
Shine科技公司
Shine科技公司正在采取谨慎的——可能也是务实的——方法来产生聚变电力。从聚变发电厂销售电子还需要数年时间,因此它从销售中子测试和医用同位素开始。最近,它一直在开发回收放射性废料的方法。Shine尚未为未来的聚变反应堆选择方案,而是说它正在为时机到来时发展必要的技能。
据PitchBook数据,该公司总共筹集了7.78亿美元。投资者包括Energy Ventures Group、Koch Disruptive Technologies、Nucleation Capital和威斯康星校友研究基金会。
通用聚变公司
通用聚变公司现在已进入第三个十年,据PitchBook数据,已筹集4.625亿美元。这家总部位于不列颠哥伦比亚省里士满的公司成立于2002年,由物理学家米歇尔·拉贝格创立,他想证明一种不同的聚变方法,称为磁化目标聚变(MTF)。投资者包括杰夫·贝索斯、淡马锡、BDC资本和Chrysalix风险投资。
在通用聚变的反应堆中,液态金属壁围绕着注入等离子体的室。围绕墙壁的活塞向内推动,压缩内部等离子体并引发聚变反应。产生的中子加热液态金属,液态金属可以通过热交换器循环产生蒸汽来驱动涡轮机。
通用聚变在2025年春季遇到困难。该公司在建造LM26时资金短缺,这是其希望在2026年达到盈亏平衡的最新设备。就在达到关键里程碑几天后,公司裁员25%。首席执行官格雷格·特威尼写了一封公开信,恳请投资者提供资金。
8月,他们在某种程度上做到了,在一轮按比例付费融资中注入2200万美元,一位投资者称这是"保持通用聚变运营的最少资本金额"。然后在11月,加拿大的证券文件显示,据《环球邮报》报道,该公司从近70名投资者那里通过SAFE票据筹集了5110万美元。据PitchBook数据,通用聚变总共筹集了4.92亿美元。
托卡马克能源公司
托卡马克能源公司采用常规的托卡马克设计——甜甜圈形状——并将其压缩,将其纵横比降低到外边界开始类似球体的程度。像许多其他基于托卡马克的初创公司一样,该公司使用高温超导磁体(稀土钡铜氧化物或REBCO类型)。由于其设计比传统托卡马克更紧凑,所需磁体更少,这应该能降低成本。
这家总部位于英国牛津郡的初创公司的ST40原型机看起来像一个大型蒸汽朋克法贝热蛋,在2022年产生了超高温的1亿摄氏度等离子体。其下一代Demo 4目前正在建设中,旨在在"聚变发电厂相关场景"中测试该公司的磁体。托卡马克能源公司在2024年11月融资1.25亿美元,以继续其反应堆设计工作并扩展磁体业务。
据PitchBook数据,该公司总共从投资者那里筹集了3.36亿美元,投资者包括Future Planet Capital、In-Q-Tel、Midven和Capri-Sun创始人汉斯-彼得·怀尔德。
Zap能源公司
Zap能源公司没有使用高温超导磁体或超强激光来约束等离子体。相反,它用电流冲击等离子体,然后产生自己的磁场。磁场将等离子体压缩约1毫米,此时发生点火。聚变反应释放的中子轰击围绕反应堆的液态金属毯,使其升温。然后液态金属通过热交换器循环,产生蒸汽驱动涡轮机。
像Helion一样,Zap能源公司总部位于华盛顿州埃弗里特,据PitchBook数据,该公司已筹集3.27亿美元。支持者包括比尔·盖茨的突破能源风险投资、DCVC、Lowercarbon、Energy Impact Partners、雪佛龙技术风险投资,以及比尔·盖茨作为天使投资人。
Proxima聚变公司
大多数投资者偏爱追求托卡马克设计或某种惯性约束的大型初创公司。但仿星器在科学实验中表现出巨大前景,包括德国的Wendelstein 7-X反应堆。
然而,Proxima聚变公司正在逆势而为,吸引了1.3亿欧元的A轮融资,使其总融资额超过1.85亿欧元。投资者包括Balderton Capital和Cherry Ventures。
仿星器类似于托卡马克,都是使用强磁体将等离子体约束在环形中。但它们的做法有所不同——字面意思上的扭转。仿星器不是强迫等离子体进入人类设计的环形,而是扭转和凸起以适应等离子体的特性。结果应该是等离子体保持更长时间的稳定,增加聚变反应的机会。
京都聚变工程公司
随着所有初创公司都在追求聚变电力,另一家公司的出现也许是不可避免的,专门开发构成发电厂的组件。所谓的平衡设备,或位于反应堆外部的部分,从加热等离子体的回旋管到从聚变反应中收集能量并将其转化为电力的热提取系统,应有尽有。
京都聚变工程公司早期押注,如果哪怕只有一家聚变初创公司成功产生足够的电力向电网销售,该行业都将需要一个平衡设备供应商,以及将其集成到任何获胜的聚变技术中的专业知识。
风险投资家似乎同意这一观点,已向京都聚变工程公司投资1.91亿美元。投资者包括31Ventures、In-Q-Tel、JIC Venture Growth Investments、三菱和住友三井信托投资。
Marvel聚变公司
Marvel聚变公司采用惯性约束方法,这与国家点火装置用来证明可控核聚变反应能够产生超过启动所需功率的基本技术相同。Marvel向嵌入硅纳米结构的目标发射强激光,这些结构在轰击下级联,将燃料压缩到点火点。由于目标由硅制成,制造应该相对简单,依靠半导体制造业数十年的经验。
这家惯性约束聚变初创公司正与科罗拉多州立大学合作建设示范设施,预计将在2027年投入运营。总部位于慕尼黑的Marvel已从投资者那里总共筹集1.62亿美元,投资者包括b2venture、德国电信、Earlybird和HV Capital,天使投资人包括Taavet Hinrikus和Albert Wenger。
第一光聚变公司
与许多其他聚变初创公司不同,第一光聚变公司不使用磁体来产生聚变所需的条件。相反,它采用称为惯性约束的方法,将聚变燃料颗粒压缩直到点燃。
但即使如此,第一光也不遵循正统做法。大多数惯性约束尝试使用激光来完成这项艰难工作,跟随国家点火装置的步伐,该设施在2022年产生了突破性实验。相反,第一光使用两级枪向目标发射弹丸;第一级使用火药发射塑料活塞,将氢气压缩到145,000磅每平方英寸,然后发射弹丸。目标设计用于放大撞击力,以便将燃料压缩到点火点。
2025年3月,第一光宣布不会追求建设自己的发电厂,而是向其他公司提供其核心技术来建设。第一光的发言人表示,它计划建设"脉冲功率能力,作为我们的示范工厂,但将有其他科学和国防应用"。换句话说,该公司正在放弃发电厂计划以寻求收入。
据PitchBook数据,总部位于英国牛津郡的第一光已从投资者那里筹集1.08亿美元,投资者包括景顺、IP集团和腾讯。
Xcimer公司
虽然聚变的任何方面都不能说是简单的,但Xcimer采用了相对直接的方法:遵循国家点火装置突破性净正实验背后的基础科学,并从头开始重新设计支撑它的技术。这家总部位于科罗拉多州的初创公司目标是建设10兆焦耳激光系统,比创造历史的NIF装置强大五倍。熔盐壁围绕反应室,吸收热量并保护第一固体壁免受损害。
据PitchBook数据,成立于2022年1月的Xcimer已经筹集1亿美元,投资者包括Hedosophia、突破能源风险投资、Emerson Collective、Gigascale Capital和Lowercarbon Capital。
Q&A
Q1:联邦聚变系统公司的Sparc项目什么时候能投入运营?
A:联邦聚变系统公司预计Sparc将在2026年底或2027年初投入运营。Sparc是其首个同类发电厂,旨在以商业相关水平生产电力,采用托卡马克设计。
Q2:Helion公司的聚变发电时间表有多激进?
A:Helion公司拥有最激进的时间表,计划在2028年从其反应堆发电,首位客户是微软。该公司使用场反转配置反应堆,能够直接从机器中收集电力。
Q3:哪家聚变公司获得了最多的融资?
A:联邦聚变系统公司获得了最多融资,总融资额接近30亿美元,占私人聚变公司投资资本的约三分之一。其最新一轮融资于8月完成,增加了8.63亿美元资金。
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