Kyoto Fusioneering:专注核聚变商业化关键技术的“卖铲人”

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2024年11月,日本核聚变示范发电项目FAST(Fusion by Advanced Superconducting Tokamak)正式启动,计划2030年代实现发电示范。随后日本国内掀起产学研合作的热潮,近期政府也调整国家聚变战略,旨在将示范发电时间表提前至2030年代。而在这一系列的动作中,专注于核聚变关键技术开发的Kyoto Fusioneering正逐步成为一家推动聚变商业化进程的关键企业。

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一、企业概述

Kyoto Fusioneering成立于2019年,是日本最早的专注推动核聚变商业化的公司,致力于开发先进核聚变技术以加速实现聚变能源。公司在美国西雅图、英国雷丁、德国卡尔斯鲁厄设有子公司。2024年,Kyoto Fusioneering联合加拿大核实验室(CNL)成立Fusion Fuel Cycle,致力于从事氚燃料循环技术开发。

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作为日本核聚变顶尖的研究高校—京都大学的衍生企业,Kyoto Fusioneering依托数十年专业积累,攻克商业核聚变发电厂的工程挑战。与多数聚焦新型反应堆设计的核聚变初创公司不同,KF专注研发核聚变能源生产的关键技术,主要围绕三大业务板块运营:内部研发(R&D)、核心产品开发(如回旋管与氚燃料循环系统、能量转换系统),以及为公共和私人核聚变开发商提供咨询服务。

二、主要产品

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依托数十年核聚变研发经验,Kyoto Fusioneering主要面向等离子体加热、氚燃料循环与能量转换这三大领域提供全方位的解决方案。

  • 回旋管等离子体加热:回旋管是高功率微波源,用于将等离子体加热至核聚变所需的极端温度(超1亿摄氏度),并驱动等离子体电流以维持稳定性。Kyoto Fusioneering研发聚焦提升回旋管效率、可靠性与成本效益,攻克商业化关键障碍,其回旋管专为下一代核聚变装置(如示范堆DEMO和商业反应堆)设计。
  • 氚燃料循环:氚作为氢的稀有同位素,是核聚变主要燃料,但因稀缺需在反应堆内增殖。Kyoto Fusioneering致力于开发氚增殖、提取、纯化与存储技术。其SCYLLA©自冷却锂铅包层是双功能系统,利用锂增殖氚,同时作为冷却剂和中子倍增器,提升反应堆效率。此外,公司探索先进氚处理系统,如回收工艺(KFRP)和锂扩散泵,确保燃料循环可持续。
  • 能量转换与材料:高效将聚变热转化为电力是重大挑战。公司开发能量转换系统,包括SCYLLA©包层,用于传输热量发电。其还研究先进材料,如碳化硅纤维/碳化硅复合材料(SiC f/SiC),具备抗辐射能力,可耐受核聚变反应堆内的恶劣环境。此外,公司探索熔盐FLiBe和锂等冷却剂,以提升热效率与安全性。

除此之外,Kyoto Fusioneering还致力于建立两代UNITY测试设施,以实现将对氚增殖、能量转换和材料等集成系统进行商业规模测试,解决磁流体动力学(MHD)效应和氚处理等挑战,为反应堆设计提供关键数据。

三、合作项目

  • DIII-D:General Atomics负责运营的美国国家聚变用户设施。2023年11月,Kyoto Fusioneering宣布与General Atomics达成协议,将向DIII-D装置提供两台先进的回旋管,预计将在2026年部署。这也是Kyoto Fusioneering的回旋管产品首次集成到美国的聚变研究基础设施上。
  • MAST Upgrade:即兆安培球形托卡马克升级版,由英国牛津的卡勒姆聚变能源中心(CCFE)运营管理,目前是英国最大的磁约束核聚变装置。Kyoto Fusioneering为之提供回旋管系统,包括回旋管、无制冷剂超导磁体(SCM)、匹配光学单元(MOU)和低压电源。
  • STEP:2024年12月,Kyoto Fusioneering联合Oxford Sigma探索球形托卡马克中(STEP项目)氚增殖的创新方法。评估了两种新型高温概念,用于内部增殖包层设计,使用球形托卡马克典型的密闭空间。2025年3月,英国原子能管理局投入350万英镑,支持开发聚变极端环境下传感技术。16个项目中就包括了Kyoto Fusioneering承担的真实聚变环境下氚浓度传感器在液态锂和FLIBE中的应用开发探索性研究项目。
  • FAST:2024年11月正式宣布启动的聚变能源示范电厂项目,预计将在2025年完成初步设计,2030年代末进行发电示范。Kyoto Fusioneering参与其热管理、氚循环等诸多技术的研发。
  • ST-40:核聚变初创公司Tokamak Energy开发的实验装置。2025年1月,日本Kyoto Fusioneering向Tokamak Energy交付了一套先进的大功率回旋管,预计将于今年安装在ST40球形托卡马克装置上。

四、融资情况

Kyoto Fusioneering累计可查证融资金额为147.4亿日元,分别是:

  • B轮之前:3.4亿日元(约300万美元),投资者包括Coral Capital等等。
  • B轮:13.3亿日元(约1170万美元),投资者包括Coral Capital、Daiwa Corporate Investment、DBJ Capital Co., Ltd等8位。
  • C轮:105亿日元(约7900万美元),投资者包括JIC Venture Growth Investments、Coral Capital、DBJ Capital等17位。
  • C轮延长第一轮:15亿日元,投资者包括31VENTURES、Kyogin Shining Future Support Fund III for SDGs Investment Limited Partnership、Fujikura Ltd.共3位。
  • C轮延长第二轮:10.7亿日元,投资者包括In-Q-Tel 、Marubeni、NICHICON CORPORATION共3位。

五、核心团队

Satoshi Konishi:2019年创办Kyoto Fusioneering,同时担任日本聚变能源委员会(J-fusion)主席。在研发领域积累了四十年专业经验,主攻核聚变技术、先进核系统设计及氚工程,曾为国际热核聚变实验堆(ITER)项目作出重要贡献。自2023年起,他同时担任公司首席聚变工程师(Chief Fusioneer)与首席执行官,前者负责技术开发、战略规划与执行,后者统筹公司整体运营。

Keishi Sakamoto:2021年4月加入并担任首席技术官。等离子体加热技术研发专家,曾任职于日本量子科学与技术研究开发机构(QST),深度参与回旋管(基于相对论原理的高功率毫米波发生器)开发。他曾全球首次实现1MW输出能量与超50%能量转换效率的连续输出,因此获得日本文部科学省(MEXT)与欧洲物理学会等离子体分部创新奖。

Keishi Sakamoto:2021年4月加入并担任首席技术官。等离子体加热技术研发专家,曾任职于日本量子科学与技术研究开发机构(QST),深度参与回旋管(基于相对论原理的高功率毫米波发生器)开发。他曾全球首次实现1MW输出能量与超50%能量转换效率的连续输出,因此获得日本文部科学省(MEXT)与欧洲物理学会等离子体分部创新奖。

Colin Baus:2021年8月加入并担任研发与商业化副总裁,主导高温增殖包层研究及日本与加拿大的UNITY计划(核聚变热循环与燃料循环)。Colin毕业于德国KIT的物理学家。其博士研究聚焦重离子截面及与欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(CMS实验)中天体粒子物理的关联,作为强子相互作用工具CRMC的合著者,在核物理领域具备深厚造诣。

Kenichi Hayashi:2022年4月加入并担任等离子体加热副总裁,负责公司回旋管系统的设计、制造与测试。曾在CANON ELECTRON TUBES&DEVICES任职21年,担任电子管工程与业务部门经理,参与全球加速器与核聚变研究设施用速调管、回旋管等大功率电子管的研发。

Yoshifumi Kume:负责主导核聚变燃料循环与热循环技术开发,参与全球客户的工厂设计项目,牵头发电试验工厂 “UNITY-1” 及与加拿大核实验室合作的 “UNITY-2” 项目(使用氚在真实场景中演示燃料循环测试)。此外,他还负责推动反应堆设计所需的组件与技术开发。

Kiyoshi Seko:2021年4月加入并担任首席运营官,负责业务开发、融资及公关营销。曾在三菱商事工作近十年,涉及业务开发与战略投资(包括海外合资企业设立与跨境并购)。除了在Kyoto Fusioneering任职外,他还同时担任Starlight Engine(FAST项目主导方)的首席执行官。

六、总

作为专注于核聚变关键技术研发的企业,Kyoto Fusioneering在全球范围内广泛参与聚变项目的设计研发,不断推动核聚变商业化进程,未来有望在全球核聚变能源领域有望扮演关键性角色。

参考资料:

  • https://kyotofusioneering.com/en/technology
  • https://kyotofusioneering.com/en/news/2021/10/29/410
  • https://kyotofusioneering.com/en/news/2022/02/02/597
  • https://kyotofusioneering.com/en/news/2023/05/17/1478
  • https://kyotofusioneering.com/en/news/2024/04/11/2256
  • https://kyotofusioneering.com/en/news/2024/07/23/2533
  • https://kyotofusioneering.com/en/our_team