近日，美国商业聚变初创公司Realta Fusion宣布公司计算物理团队科研人员实现重大突破：研发出一套首创软件工具包，不仅预测到高能量增益，还为解决长期困扰磁镜技术的等离子体不稳定性问题奠定了基础。相关研究成果也已论文形式发表在《Journal of Plasma Physics》上，进一步夯实了磁镜路线实现商业聚变能的科学基础。
一、模拟预测串列磁镜的高能量增益
第一篇论文由Realta Fusion计算物理团队负责人Sam Frank博士执笔，通过这套工具包证实：中心室长50米的串列磁镜系统，能量增益可达Q>5，具备商业可行性。模型还显示，若中心室进一步加长，能量增益可大幅提升至Q>10甚至更高。
从功率密度与理论能量增益来看，Realta Fusion模拟的等离子体约束性能，已与托卡马克、仿星器等传统磁约束方案相当。这也印证了全球众多顶尖等离子体物理学家长期以来的观点：磁镜或许是最贴近商业应用的核聚变技术路径。
“我们的模型证明，基于串列磁镜的CoSMo fusion™能源系统绝非空想。”Sam Frank表示。
Realta Fusion研发副总裁Derek Sutherland补充道：“要实现发电厂所需的高增益运行，充足的等离子体约束能力是关键。而模型显示，轴对称串列磁镜在物理层面完全可行。”
二、解决等离子体不稳定性建模难题
第二篇论文由Realta Fusion同合作方——威斯康星大学麦迪逊分校（UW-Madison）的Aaron Tran领衔团队共同完成。研究表明：工具包还能识别并控制特定等离子体不稳定性——这类不稳定性曾让人们对磁镜概念的有效性存疑。
这种被称为漂移回旋损耗锥 (Drift-Cyclotron Loss-Cone，DCLC) 不稳定性，长期以来难以建模。但Realta Fusion的新工具包首次实现了对其的有效建模与模拟，为设计可靠的工程解决方案、缓解这一问题提供了可能。
“过去没有这类工具，所以我们自己动手研发了。” Sam Frank说，“这能帮助我们更深入理解等离子体不稳定性等具体问题。我们必须摸清这些不稳定性的规律，才能追踪并阻止它们发生。不能因为害怕或忽视，就指望它们自行消失。”
三、Realta Fusion下一步规划
2023年，Realta Fusion入选美国能源部（DOE）旗舰项目 “基于里程碑的核聚变开发计划”（Milestone-Based Fusion Development Program），成为获得联邦政府给予资金支持的八家企业之一。
这项里程碑式成果是Realta Fusion与UW-Madison历经数月努力的成果，将为另一篇论文奠定基础——该论文将详细介绍前者商业级试验装置 “Hammir” 的完整概念设计前期方案，预计2026年发表。
“这项工作标志着我们在核聚变试验电厂的概念设计前期阶段取得了重大进展。”Derek Sutherland表示，“目前我们正以此为基础，优化模拟设计参数，力争实现更高的能量增益。我们研发的计算工具正通过实验数据验证，这让我们有信心将其用于下一阶段装置的设计。这些工具始终立足现实，这正是它们应有的样子。”
参考资料：
- https://www.prnewswire.com/news-releases/realta-fusion-models-commercially-viable-energy-gain-in-magnetic-mirror-power-plant-302523527.html
- https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-plasma-physics/article/confinement-performance-predictions-for-a-high-field-axisymmetric-tandem-mirror/E449D8C02AB9115173939B5C4649BD5E
- https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-plasma-physics/article/driftcyclotron-losscone-instability-in-3d-simulations-of-a-sloshingion-simple-mirror/18F6C59DF101A42FE06C92D0FB6580F9