太平洋聚变计划如何建造聚变能发电厂

太平洋聚变(Pacific Fusion)在十月份公开亮相,以9亿美元的A轮融资和一个由一位最广为人知的人类基因组计划(Human Genome Project)科学家领导的创始团队而闻名。

现在,这家初创公司正在揭示其建造聚变反应堆计划的物理学基础。

“我们将公布我们详细的技术路线图,”太平洋聚变的联合创始人兼总裁威尔·雷根(Will Regan)告诉TechCrunch。“我们揭示了让我们得到比国家点燃设施(National Ignition Facility)能做到的成本仅为十分之一的100倍收益的系统的细节。”

这是一个长期的赌注:公司表示第一座商用反应堆大约还要十年时间。

太平洋聚变遵循与国家点燃设施相似的聚变能路径,该设施是美国能源部研究项目,首次证明了一个可控的聚变反应能够产生比点火所需更多的电力。这种方法称为惰性约束,意味着燃料被挤压到原子开始互相融合的程度,从而在过程中释放出巨大的能量。

但太平洋聚变计划通过向目标发送大规模的电脉冲,产生一个磁场,进而使包裹燃料的外壳在约100纳秒内受到挤压。

产生电力的是由联合创始人基思·勒谢恩(Keith LeChien)和其他人发明的156个阻抗匹配的马克斯发生器(Marx generators,IMG),或者脉冲模块,这是一个电源。总体而言,脉冲模块在100纳秒内产生2太瓦。“这大约是美国电网的平均功率的4倍,”雷根说。

脉冲模块将根据需求向反应室中心发送协调的电流脉冲。图片来源:太平洋聚变

每个脉冲模块包含重复元素。每个模块有32个“级别”,本质上是由十个“砖块”环绕的金属环组成。每个砖块包括一个开关和一个电容器,或者一个短期能量存储设备。

要确保来自每个砖块的电力同时到达燃料颗粒,需要精确的定时 —— 一个电容器只会在约100纳秒内释放掉它所有的能量,雷根说。“我们的马克斯发生器版本,IMG,是一种固有的快速脉冲,”他说。“这种定时在整个系统中保持一致,因为我们进行同步。”

一旦砖块放电,电力将沿着来自每个脉冲模块的电缆传输到被保持在真空状态的反应室。在那里,电流将聚集到目标周围,施加电磁力使其挤压直到发生聚变。

到目前为止,太平洋聚变比预期时间提前了“几个月”,雷根说,公司已经开发了必要的模拟模型并制造了砖块和级别的完整样机。这使得公司可以动用其9亿美元投资轮的下一部分资金,用于建造完整的脉冲模块,或IMG。

“一旦我们完成这一步,我们基本上可以将其复制150次以构建整个系统,”他说。

这轮融资虽然在A轮标准下规模庞大,但不是一次性可获得的。它被设计为按照公司达到特定里程碑而连续支付的。分期发放大额资金在生物技术领域是常见的,尽管在其他领域并非如此。雷根说,公司的融资模式归功于General Catalyst的投资者、联合创始人兼首席执行官埃里克·兰德(Erik Lander)和联合创始人兼首席运营官凯瑞·冯·明希(Carrie von Muench),他们都熟悉生物技术领域的应用。

太平洋聚变最近还独家告诉TechCrunch,他们已经聘请了萨钦·德赛(Sachin Desai)担任总法律顾问。德赛之前曾在竞争对手Helion担任同样职务。

聚变不像裂变那样有着同样的监管担忧,并且随着2024年7月Advance法案的通过,对聚变的监管框架有了更多明确的规定,与裂变不同。但由于商用聚变反应堆尚未存在,仍然存在许多未解决的问题。

“重要的是,我们始终在房间内并参与制定规则的对话,”雷根说。“这将是一个持续的过程。”