2月11日，Commonwealth Fusion Systems（CFS）与Type One Energy共同宣布达成一项重要协议，前者将向后者提供仿星器专用的聚变超导磁体。这标志着继2024年7月向威斯康星大学麦迪逊分校（UW-Madison）供应了一套超导磁体后，CFS的核心磁体技术再度获得业内认可，也意味着其聚变能源商业化更进一步。
Commonwealth Fusion Systems，成立于2018年，由麻省理工大学的等离子体科学与聚变中心（PSFC）分拆而来，是一家致力于开发和商业化聚变能源技术的领先公司。其目标是通过创新的高温超导（HTS）磁体技术，加速聚变能源的商业化进程，为全球提供清洁、无限的能源。CFS正在开发的SPARC项目是一个紧凑型高场托卡马克装置，旨在验证聚变净能量增益（Q>1）的可行性，预计将在2026年实现首次等离子体运行。而在这之后，SPARC将会进行一系列测试，以验证其设计的可行性和高温超导磁体等关键部件的性能，并计划在2027年左右实现净能量增益。SPARC的成功运行预期将为规划中的ARC聚变电厂提供重要的技术依据和经验积累。
Type One Energy，成立于2019年，总部位于美国田纳西州诺克斯维尔，旨在结合高温超导（HTS）磁体和增材制造技术开发仿星器聚变系统，实现高效、稳定的聚变反应，从而帮助满足日益增长的能源需求。2024年，Type One Energy宣布启动Infinity One原型装置建设，计划在2029年验证其仿星器设计的运行效率、可靠性和经济性。该公司近日又宣布已与田纳西河流域管理局（TVA）签署合作协议，计划在2030年代中期建成350MW的仿星器聚变电厂Infinity Two（更多详情，请查阅：Type One Energy与田纳西河谷管理局签署协议，利用仿星器技术建设聚变电厂Infinity Two）。
一、合作基础
双方的本次合作，是基于CFS研发团队在高温超导磁体的研发、制造领域具有的丰富的经验和能力。2021年，CFS团队测试了环形场模型线圈（Toroidal Field Model Coil，TFMC），证明了其高温超导磁体可以在稳定电流下运行。2024年，测试了中央螺线管模型线圈（Central Solenoid Model Coil，CSMC），证明了它能够在上升和下降的电流脉冲下工作并产生了5.7T的超高磁场。
2024年7月，CFS为威斯康星大学麦迪逊分校的WHAM磁镜装置提供了一套磁体系统，包括冷却和控制系统，目前已成功运行数月。
强大的超导磁体研发和制造能力的背后，是由CFS和MIT共同开发的VIPER新型高温超导电缆技术。
VIPER（Vacuum Pressure Impregnated，Insulated，Partially transposed，Extruded，and Roll-formed），顾名思义，即真空压力浸渍、绝缘、部分转置、挤出和辊压成型。凭借其高电流密度、低损耗、自限流特性以及紧凑设计等优势，VIPER高温超导电缆成为聚变反应堆和其他高功率应用场景的理想选择。该电缆基于稀土钡铜氧化物（REBCO）超导材料，采用创新的TSTC（Twisted Stacked Tape Cable）架构，能够实现大电流传输和高磁场强度，在提高电缆性能的同时还降低了冷却成本和制造难度。未来，随着技术的不断成熟和成本的降低，VIPER电缆有望在更多领域实现商业化应用，为未来能源和交通领域的发展提供强有力的支持。
二、合作前景
SPARC是托卡马克装置，虽然与Type One Energy正在开发的仿星器装置存在差异，但共同点是双方都依靠强大的磁场来约束和控制等离子体。因此，这次合作对双方来说，都是一次极好的机会。
对CFS来说，可以利用这次合作获得新的经验和专业知识，进而对SPARC、ARC的研发形成反馈。另一方面，更大的磁体制造规模意味着其成本可以更快地下降--这不仅是CFS自身磁体的成本，而且对于高温超导带材制造商也是如此。
对Type One Energy而言，与CFS的协议是其供应链战略的一部分，旨在通过建立强大的行业合作伙伴关系，以高度资本效率的方式交付Infinity Two，并将商业化风险降至最低。这些互惠互利的关系使Type One Energy能够迅速获得全球能源领域经过验证的背景技术和能力。
CFS首席执行官兼联合创始人 Bob Mumgaard 表示：“在CFS，我们对在托卡马克中使用磁约束的方法充满信心，但鉴于解决向聚变能的紧急过渡和高场磁体的变革性质所需的规模，我们也希望支持公司寻求其他有前途的磁约束应用。作为当今世界上正在运行的HTS磁体设计和制造的领导者，我们很高兴能够支持Type One Energy提供商业聚变的努力。”
Type One Energy首席执行官Christofer Mowry表示：“我们与CFS的协议代表了聚变行业内最好的合作关系，我们获得了领先的制造能力和HTS电缆背景技术的独特机会，否则我们将需要重新开发这些技术。这次合作降低了我们在开发和交付自身仿星器聚变磁体过程中的风险、成本和时间。”
参考链接：
- https://blog.cfs.energy/cfs-flexes-magnet-manufacturing-muscle-to-build-the-fusion-ecosystem/
- https://typeoneenergy.com/commonwealth-fusion-systems-and-type-one-energy-sign-fusion-magnet-agreement/
- https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/133134/SST_VIPER_Overview_Final.pdf?sequence=2&isAllowed=y