2025年2月，ZAP Energy的科研人员利用FuZE装置在测量中子各向同性方面取得重要进展，确认其发生了热核聚变反应，并证明ZAP Energy的方法可以扩展到更高的能量输出，这也增强了对下一代FuZE-Q设备性能潜力的信心。ZAP Energy也已成为Z箍缩路线极具代表性的企业。
一、企业概述
ZAP Energy成立于2017年，部位于美国华盛顿州西雅图市，在埃弗雷特（Everett）和穆尔基特（Mukilteo）设有研究设施。其技术路径基于Z箍缩（Z-pinch）核聚变，通过电流产生的磁场压缩等离子体，结合剪切流稳定（Sheared Flow Stabilization）技术克服传统Z箍缩的不稳定性问题，目标是开发低成本、模块化的小型聚变反应堆。员工规模超过150人。
ZAP Energy现阶段的研究和开发工作都基于三个主要的实验平台上：
- FuZE：一种紧凑的设备，利用电流创建和稳定等离子体。目标是证明剪切流稳定Z箍缩用于聚变的可行性。自2018年以来生成连续的聚变等离子体。2024年4月实现1–3keV的等离子体电子温度。
- FuZE-Q原型反应堆：第四代Z箍缩装置，设计电流达650千安培，目标实现科学盈亏平衡（Q=1）。2022年6月首次成功生成稳定等离子体。
- Century测试平台：2024年投入运行的集成化演示平台，测试液态金属等关键聚变技术，输入功率达100千瓦，验证核电站相关技术的可行性。
三、技术优势与挑战
Z箍缩主要是通过将高电流通过等离子体柱，产生约束和压缩等离子体的磁场，以实现聚变所需的高温和高密度。
1.关键优势
- 无需超导磁体：不同于托卡马克这类传统聚变装置需要大型、昂贵的超导磁体来约束等离子体。ZAP Energy的Z箍缩使用自生成的磁场，显著降低资本成本并简化反应堆设计。
- 成本优势：Z箍缩反应堆尺寸远小于托卡马克或激光系统，这种紧凑性设计的成本比传统路线所需的资金少了几个数量级，这将会在成本上体现巨大优势。
高等离子体温度：2024年4月，ZAP Energy的FuZE设备实现了1–3keV（1100万–3700万°C）的等离子体电子温度，标志着该设备成为达到此类条件的最简单、最小且成本最低的设备。
2.面临挑战
ZAP Energy的方法以其简洁性和潜在的成本节约而脱颖而出，但仍然在电极磨损和等离子体稳定性等方面存在技术挑战。
电极耐久性：高电流可能导致电极熔化或侵蚀，需要坚固的材料或设计。
等离子体体积：Z箍缩系统中较小的等离子体体积限制了能量输出，需要更高的电流才能实现商业可行性。
规模稳定：在更高能量水平下维持剪切流稳定是当前研究的重点。
四、融资情况
截至目前，ZAP Energy累计已融资3.3亿美元，具体包括：
A轮（2020年7月）：650万美元。
B轮（2021年5月）：2750万美元，投资者包括Addition、Energy Impact Partners、Chevron Technology Ventures和Lowercarbon Capital。
C轮（2022年6月）：1.6亿美元，由Lowercarbon Capital、Breakthrough Energy Ventures、Shell PLC、Valor、DCVC、Energy Impact Partners和Chevron支持。
D轮（2024年10月）：1.3亿美元，由Soros Fund Management领投，BAM Elevate、Emerson Collective、Mizuho Financial Group、Plynth Energy、Xplor Ventures、Breakthrough Energy Ventures、Chevron Technology Ventures、DCVC、Energy Impact Partners、Lowercarbon Capital和Shell Ventures参投。
此外，公司还获得美国能源部等机构超1280万美元政府拨款。
五、发展历史
1.技术起源（1995–2017）
- 1995年：Uri Shumlak在华盛顿大学开始Z箍缩研究，专注于剪切流稳定。
- 1998–2012年：华盛顿大学的ZaP实验为Z箍缩技术奠定了基础。
- 2012年至今：ZaP-HD实验完善了该技术。
- 2015–2020年：Fusion Z箍缩实验（FuZE）在华盛顿大学运行，由能源部高级研究计划署的ALPHA计划资助，积极的结果促成了ZAP Energy的成立。
2.成立和早期里程碑（2017–2021）
- 2017年：ZAP Energy由Benj Conway、Brian Nelson和Uri Shumlak创立，作为FuZE团队的分拆公司，并与劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）合作。
- 2018年：作为商业实体实现了首次聚变反应，标志着向实际聚变迈出了重要一步。
- 2021年11月：独立的中子测量确认了聚变反应，验证了技术的潜力。
3.增长和认可（2022–2025）
- 2022年6月：在C轮融资中筹集了1.6亿美元，扩大了研究和开发。
- 2022年10月：获得中央平原煤炭转型能源技术委员会100万美元的补助金。
- 2023年5月：被选为能源部基于里程碑的聚变发展计划的参与者，巩固了其在聚变领域的地位。
- 2023年6月：被世界论坛评为技术独角兽，估值超过10亿美元。
- 2023年6月：收购ICAR资产，增强脉冲电源制造能力。
- 2024年4月：FuZE实现了1–3keV的等离子体电子温度，这是一个重要的技术里程碑。
- 2024年10月：推出Century平台并获得1.3亿美元的D轮融资。
- 2025年2月：能源部认证了聚变技术里程碑，尽管具体细节有限。
六、核心管理团队
Benj Conway：ZAP Energy首席执行官兼联合创始人，是一位企业家、投资者和前外交官。职业生涯早期，他在英国外交和联邦事务部工作，主要在亚洲和中东地区任职，其中大部分时间都在海外。离开政府部门后，Benj Conway在一些尚未被主流关注的市场和前沿技术领域创立并投资公司，包括前沿市场私募股权公司InFrontier。
Brian A. Nelson：ZAP Energy首席技术官兼联合创始人。1987年在威斯康星大学麦迪逊分校获得核工程与工程物理学博士学位，随后加入华盛顿大学，并于2019年以名誉研究教授的身份退休。他曾在多种聚变能源概念上开展工作，包括串联和轴对称镜装置、θ箍缩、线性仿星器与螺旋仿星器、场反位形、球形环和剪切流稳定Z箍缩等。
Uri Shumlak：ZAP Energy首席科学家兼联合创始人，华盛顿大学教授，剪切流稳定Z箍缩技术的科学先驱。1992年在加州大学伯克利分校获得核工程博士学位，1994年加入华盛顿大学。他是世界著名的理论、计算和实验等离子体物理学家，也是华盛顿大学ZaP、ZaP-HD和FuZE流动Z箍缩研究项目的负责人，同时还是华盛顿大学计算等离子体动力学实验室团队的首席研究员。
七、总结
ZAP Energy是全球追求聚变能源过程中一个大胆而创新的力量。其剪切流稳定Z箍缩技术提供了一条与传统方法相比更简单、更便宜且更可扩展的聚变能源之路。随着世界寻求应对气候变化和能源需求的解决方案，ZAP Energy的工作可能在塑造无碳未来方面发挥关键作用。
参考资料：
- https://scitechdaily.com/scientists-crack-a-major-fusion-puzzle-bringing-us-closer-to-unlimited-energy/https://www.zapenergy.com/about
- https://www.geekwire.com/2022/more-funding-for-fusion-seattle-startup-lands-160m-and-reveals-technology-breakthrough/
- https://www.zapenergy.com/how-it-works
- https://www.zapenergy.com/research