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環(huán)球零碳

碳中和領(lǐng)域的《新青年》

來源：Getty Images

撰文 | Penn

編輯 | 小瀾

→這是《環(huán)球零碳》的1802篇原創(chuàng)

核聚變通常被稱為能源的圣杯，是一種潛在的無限清潔能源來源，科學(xué)家們一個世紀(jì)以來一直在追逐這一夢想。

目前，一場旨在創(chuàng)造“人造太陽”的核聚變技術(shù)競賽正在中國、美國、日本等創(chuàng)新中心激烈上演，今年不斷有挑戰(zhàn)者報告新的里程碑式突破，這預(yù)示著全球核聚變商業(yè)化大戰(zhàn)正式開打。

自從2023年5月微軟與核聚變初創(chuàng)公司Helion Energy簽署全球首份商業(yè)化聚變發(fā)電訂單，并打算2028年開始供電之后，核聚變商業(yè)化便邁入了快車道。

6月30日，谷歌與聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司（Commonwealth Fusion Systems，簡稱CFS）達(dá)成了一項電力采購協(xié)議。谷歌計劃于2030年代從CFS在弗吉尼亞州建設(shè)的核聚變發(fā)電站購買200兆瓦的電力，這筆交易也成了目前歷史上最大的核聚變電力購買協(xié)議。

現(xiàn)在日本Helical Fusion緊跟其后，簽署了全球第三份核聚變商業(yè)化購電協(xié)議。

12月8日，日本核聚變初創(chuàng)公司Helical Fusion與日本中部地區(qū)大型連鎖超市Aoki Super Co.簽署了購電協(xié)議（PPA）。這是日本簽署的首份聚變能源購電協(xié)議。

根據(jù)協(xié)議，Aoki Super將從Helical Fusion計劃建設(shè)的基于仿星器概念的聚變電站購買2040年前產(chǎn)生的電力。該公司表示，該購電協(xié)議體現(xiàn)了大型商業(yè)用電用戶（其門店需要穩(wěn)定、全天候的電力供應(yīng)）的切實承諾。

根據(jù)Helical Fusion官網(wǎng)消息，該公司強調(diào)2030年代就可實現(xiàn)世界首個穩(wěn)態(tài)凈電聚變發(fā)電。也就是說核聚變有可能會提前上網(wǎng)。

圖說：Helical Fusion與Aoki Super Company 簽署聚變購電協(xié)議

來源：Helical Fusion

Helix Fusion公司正在開發(fā)的聚變反應(yīng)堆基于仿星器設(shè)計。該公司表示，這一概念建立在近70年的全球研究成果之上，尤其是在日本國立聚變科學(xué)研究所（NIFS）的研究成果。NIFS擁有大型螺旋裝置（LHD），這是世界上最先進(jìn)的仿星器設(shè)施之一。

Helical Fusion由前銀行家田口隆也和兩位來自NIFS的科學(xué)家于2021年創(chuàng)立。致力于打造世界上首個具有商業(yè)可行性的仿星器，用于發(fā)電。該公司旗艦項目是Helix KANATA，這是一座全尺寸的試驗工廠，旨在實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)凈電能聚變發(fā)電。

在此之前，該公司還建造了Helix HARUKA，這是一個用于組件和系統(tǒng)驗證的中間裝置。它們共同構(gòu)成了Helix計劃。Helical Fusion計劃建造一座發(fā)電能力為50-100兆瓦的試驗反應(yīng)堆，并于2040年左右投入運行。

仿星器聚變反應(yīng)堆與托卡馬克聚變反應(yīng)堆（例如英國的聯(lián)合歐洲環(huán)形加速器或正在法國建造的ITER裝置）有所不同。托卡馬克采用均勻的環(huán)形結(jié)構(gòu)，而仿星器則將環(huán)形結(jié)構(gòu)扭曲成8字形。這解決了托卡馬克在約束等離子體的磁線圈密度必然低于環(huán)形結(jié)構(gòu)外側(cè)時所面臨的問題。

Helix計劃定義了商業(yè)化聚變發(fā)電的三項基本要求：穩(wěn)定運行、凈電力輸出以及定期高效的部件維護(hù)。該公司表示，螺旋仿星器憑借現(xiàn)有技術(shù)，能夠獨一無二地滿足所有這三項標(biāo)準(zhǔn)。

圖說：Helical Fusion首臺核聚變反應(yīng)堆Helix KANATA的示意圖

來源：Helical Fusion

今年10月27日，Helical Fusion舉行新聞發(fā)布會，宣布在開發(fā)對聚變反應(yīng)堆至關(guān)重要的高溫超導(dǎo)（HTS）磁體方面取得進(jìn)展，這標(biāo)志著該公司朝著實現(xiàn)“商業(yè)聚變能源”的目標(biāo)邁進(jìn)重要一步。

這些磁體組裝成線圈，尺寸與實際反應(yīng)堆相同，專為實際應(yīng)用而設(shè)計。這一成就標(biāo)志著世界上首次展示了專為商業(yè)反應(yīng)堆設(shè)計的大型高溫超導(dǎo)線圈，該線圈在超導(dǎo)條件下保持了穩(wěn)定的電流流動，同時復(fù)制了聚變裝置內(nèi)部的磁環(huán)境。

該公司表示：“這是世界首創(chuàng)，歐美沒有任何一家聚變公司能夠?qū)崿F(xiàn)，這意味著Helical Fusion目前在全球商業(yè)聚變發(fā)電廠建設(shè)競爭中處于領(lǐng)先地位?！?/p>

Helical Fusion首席執(zhí)行官田口隆也在新聞發(fā)布會上表示，“這意味著，我們有能力在世界其他地區(qū)之前實現(xiàn)聚變發(fā)電?！?/p>

2025年7月，作為其對可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)長期承諾的一部分，青木超級基金對Helical Fusion進(jìn)行了戰(zhàn)略投資。Helical Fusion于7月完成了A輪融資，籌集了23億日元（約合1500萬美元）。這使得Helical Fusion的總資本（包括贈款和貸款）達(dá)到52億日元，用于支持其Helix計劃。

圖說：Helion第一座聚變發(fā)電廠的施工現(xiàn)場

來源：Helion Energy

全球首份商業(yè)化聚變發(fā)電訂單來自于美國核聚變初創(chuàng)公司Helion Energy。2023年5月，Helion 和微軟簽署了一項歷史性電力購買協(xié)議（PPA），計劃從 2028 年開始通過一座 50 兆瓦的聚變發(fā)電廠為微軟的數(shù)據(jù)中心提供電力。

2023年9月，Helion更進(jìn)一步，與北美最大的鋼鐵生產(chǎn)商和回收商紐柯公司宣布達(dá)成協(xié)議，將在紐柯位于美國的一家鋼鐵制造廠開發(fā)一座500兆瓦的核聚變發(fā)電廠。聚變能將徹底改變紐柯鋼鐵制造業(yè)務(wù)的能源供應(yīng)，提供基載零碳電力，并助力紐柯在鋼鐵行業(yè)脫碳領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。

今年7月30日，在美國華盛頓州鄉(xiāng)村連綿起伏的丘陵地帶，Helion Energy 邁出了大膽的一步，宣布已開始在其擬建聚變發(fā)電廠“獵戶座”（Orion）的廠址上進(jìn)行建設(shè)。

該聚變發(fā)電廠位于華盛頓州馬拉加，地處該州中部哥倫比亞河沿岸，Helion 希望利用附近巖島大壩水電站的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。此舉使 Helion 有可能向電網(wǎng)輸送世界上首個商業(yè)聚變電力，目標(biāo)最早將于 2028 年投入運營，并開始為微軟數(shù)據(jù)中心供電。

在建設(shè)全球首座商用核聚變電站的競賽中，Helion Energy 并非唯一一家參與者。世界各地的政府、初創(chuàng)企業(yè)和研究機構(gòu)正向核聚變技術(shù)投入數(shù)十億美元，各自爭奪這一可能成為本世紀(jì)最大能源突破的領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。

今年6月，谷歌與Helion Energy的競爭對手聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司簽署了一份 200 兆瓦的聚變電力采購協(xié)議 (PPA) 。電力將由 Commonwealth 首座 ARC 核聚變電站供應(yīng)。該核電站的規(guī)劃裝機容量為400兆瓦，預(yù)計將于 2030 年代初首次向弗吉尼亞電網(wǎng)輸送電力。

參考資料：

[1]https://www.wsj.com/articles/google-signs-deal-to-buy-fusion-energy-from-bill-gates-backed-nuclear-startup-9017672b

[2]https://www.cnbc.com/2025/06/30/google-partnership-commonwealth-fusion-systems.html

[3]https://www.helionenergy.com/articles/helion-secures-land-and-begins-building-site-of-worlds-first-fusion-power-plant/

[4]https://www.helionenergy.com/articles/helion-announces-worlds-first-fusion-ppa-with-microsoft/

[5]https://asia.nikkei.com/business/energy/japan-startup-touts-world-first-in-key-electromagnets-for-fusion-energy

[6]https://www.businesswire.com/news/home/20251207372064/en/Helical-Fusion-Signs-Japans-First-Power-Purchase-Agreement-for-Fusion-Energy-with-Aoki-Super

[7]https://www.neimagazine.com/news/japan-signs-first-fusion-power-ppa/?cf-view

[8]https://www.world-nuclear-news.org/articles/japanese-supermarket-chain-signs-up-for-fusion-power

[9]https://www.helicalfusion.com/en/post/helical-fusion-signs-japan-s-first-power-purchase-agreement-for-fusion-energy-with-aoki-super

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