核聚变赛道 合肥涌现“新星”
来源:安徽商报 责任编辑:张雪子 分享到 2025-04-23 16:05:50

2024年底,合肥高新区一家刚刚成立八个月的商业聚变公司,光速完成一亿元天使轮融资。支持它的一票VC机构包括招商局创投、中科创星领投、民银国际、博将资本、银杏谷资本、天创资本。

星能玄光成立于2024年3月,公司实际控制人为中国直线型可控核聚变领域领军人物孙玄,持股60%。该公司由中国科学技术大学(简称“中国科大”)科研成果赋权转化而成。

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2025年4月,在合肥高新区合肥中科离子医学技术装备有限公司的大院里,元新闻记者在一间空旷厂房里看到了星能玄光正在研发中的“场反位形”装置——Xeonova-1。

值得注意的是,星能玄光研发的并非是人们所熟知的“托卡马克”装置,而是另一种创新型聚变能装置,“场反位形”(Field Reversed Configuration,FRC)。与前者甜甜圈式的环状结构不同,“场反位形”装置呈现纺锤般的直线型结构。

星能玄光创始人兼董事长孙玄认为,“场反位形”可以在较低磁场下实现等离子体的高约束,并且等离子体自组织结构抑制了原来理论预测的不稳定性,有可能是聚变能商业化的“黑马”。

星能玄光CEO杨智达则告诉元新闻:“星能玄光计划在2035年建成200MW聚变能电站,成本大约是10亿元人民币。”

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“托卡马克”之外的可能性

核聚变一直被认为是人类可能的终极能源。

当两个原子被挤压并最终结合在一起时,就会发生“核聚变”。由此形成更大的原子并释放出惊人的能量。这种现象一般会发生于太阳中心,重力会轻而易举将氢挤压变成氦,阳光这才会喷涌而出,到达地球。

但在地球上,让氘氚(氢同位素)的热量和密度达到足以保持受控聚变反应(不会像热核弹一样爆炸)的程度,始终是一大挑战。

应对这一挑战的,除了研发机构,还包括一众商业公司。

星能玄光是其中之一。

公开资料显示,星能玄光创始人孙玄为安徽铜陵人,本科就读东南大学;硕士就读中国科大;2000年至2005年在美国西弗及利亚大学攻读博士学位,2006年获美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的Director’s Fellowship,并进入该实验室工作。

洛斯阿拉莫斯国家实验室建立于1943年,其建立者包括“原子弹之父”奥本海默,当年第一个任务就是“曼哈顿计划”。

元新闻记者获悉,孙玄此后进入美国Tri Alpha Energy公司(下称TAE公司),研究方向为实验等离子体物理和非环形核聚变装置。

TAE公司是一家总部位于加利福尼亚州的核聚变能源头部公司,2022年,TAE公司的融资总额就达到12亿美元,其投资者包括谷歌和石油巨头雪佛龙。TAE公司一直专注于开发一种名为“Field-Reversed Configuration”的核聚变方法。

在中文语境下,孙玄将其(Field-Reversed Configuration)翻译为“场反位形”。

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孙玄在中国科大

“他(孙玄)知道当时TAE的方法有哪些问题。”一位业内人士告诉元新闻。

孙玄后来回到中国科大,在近代物理系担任教授,开始探索“先进场反磁镜聚变路径”。

2012年,孙玄开始在中国科大设计国内最大的串列磁镜装置“KMAX”,该装置在2013年开始加工组装,2014年初实现放电。自2013年起,中国科大“KMAX-FRC课题组”将场反与磁镜这两种磁约束位形有机结合,率先开始实践和开发“先进场反磁镜聚变”。

在那之前,国内还没有人做“场反位形”。

“KMAX是利用串列磁镜实现对粒子的控制,是‘直线形的开放性结构’,托卡马克装置是‘环形的闭合性结构’。”孙玄表示:“而场反位形同样具有闭合的磁力线结构,先进场反磁镜则成为一个内嵌‘托卡马克’的磁镜。”

与托卡马克相比,原有的直线型装置面临着等离子体轴向约束难题。而孙玄设计的先进场反磁镜,不仅可以内部自组织形成场反等离子体,还能通过使用串列磁镜和边界势垒增强等离子体约束力,由此减少粒子和能量损失。

“托卡马克的环形设计增强了粒子在其中的约束时间,为满足劳森判据(编者注:维持核聚变反应堆中能量平衡的条件)提供条件,而先进场反磁镜是在直线两端通过加热、压缩场反等离子体,经由对撞、融合后形成所需的高温高密度等离子体,这是KMAX-FRC的创新点,也是今后需要研究的地方。现在世界上场反等离子体加热上已取得突破性进展,相信在以后会得到更多进展。”孙玄表示。

今年4月,星能玄光团队联合中科大KMAX-FRC聚变组在国际期刊《PhysicsofPlasma》、《PlasmaScienceandTechnology》和《PlasmaPhysicsandControlledFusion》上连续发表三篇重要论文。这些研究结果涵盖了场反位形(FRC)的系统简化与不稳定性机制研究、燃料补充及致稳手段验证,为星能玄光建设的高密度场反聚变堆KMAX-U奠定了进一步的实验基础。

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KMAX 来源:中国科学院

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OpenAI首席执行官的投资

孙玄曾经工作过的TAE公司,成立于1998年,这家位于美国加州的核聚变公司所采用的路线就是与主流“托卡马克”环形装置并不相同的线性装置。

2016年,TAE公司迎来历史上最大一轮融资,融资金额达5亿美元,由高盛领投;5年后,谷歌领投,TAE再度融资2.8亿美元,谷歌的加入标志着技术巨头对核聚变商业化的认可;第二年,能源类大型企业加入进来,Chevron(雪佛龙)、Reimagined Ventures、Sumitomo(住友集团)和 TIFF领投2.5亿美元。

在商业聚变领域,美国的另一家独角兽则是Helion Energy——2013年成立的Helion,也是利用线性装置来实现商业发电。

值得一提的是,TAE从公司创立到现在的27年时间里,用12亿美元的融资额迭代了5代装置,目前正在建设第6代装置;而Helion自2013年创立以来,融资总额不到6亿美元,其中前8年时间耗资不到1亿美元,目前已将线性装置迭代到了第7代。

2015年,OpenAI首席执行官山姆·阿尔特曼(Sam Altman)在参观了四家核聚变公司之后,向Helion Energy投资了第一笔950万美元资金;2021年,山姆·阿尔特曼领投,向Helion Energy豪掷3.75亿美元,整轮融资高达5亿美元,这也是Helion Energy历史上最大一轮融资。

Helion Energy还获得美国“硅谷创投教父”彼得·蒂尔、Facebook联合创始人达斯汀·莫斯科维茨、领英创始人里德·霍夫曼、eBay第一任总裁杰夫·斯科尔等人的巨额投资。

值得注意的是,山姆·阿尔特曼个人迄今为止最大的一笔投资就是Helion Energy,而非某个AI项目。原因是他认为:大模型训练遵循Scaling Law,模型性能每提升一个层次,其消耗的电力与碳排放也会与之俱增。未来AI的耗电量将大大超过人们的预期,因此必须在能源方面取得突破。

「以ChatGPT为代表的AI与核能利用是两件可以改变21世纪人类生活面貌的伟大事物。」

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计划2035年建成聚变能电站

从2023年开始,AI训练的能耗问题开始引起广泛关注。

与此同时,可控核聚变装置市场规模正在快速增长。据Keytone ventures预测,全球核聚变市场规模将从2022年的2964亿美元增长至2027年的3951.4亿美元。

美国聚变产业协会(FIA)统计,截至2024年6月,中国的聚变初创公司已吸引超过5亿美元投资。

凭此东风,星能玄光在2024年3月成立,核心技术源于中国科大核学院的十余年技术积累科研成果赋权转化而成,注册资本420万元,公司实际控制人为孙玄,持股60%。

2024年底,星能玄光完成亿元天使轮融资。本轮融资由招商局创投和中科创星领投,民银国际、博将资本、银杏谷资本、天创资本和个人投资者跟投。

元新闻获悉,KMAX的下一代装置“Kmax-U”的设计已经完成,相关部件已经在定制之中。

与此同时,越来越多的商业聚变零部件企业也在合肥聚集。2024年底,安徽曦融兆波科技有限公司(以下简称“曦融兆波”)完成数千万元天使轮融资。此次融资由中科创星领投,合肥创新投资、捷创资本参与跟投。

据悉,曦融兆波成立于2022年,创业团队源自合肥综合性国家科学中心,致力于射频加热装备的研发与制造,业务领域涵盖核聚变和半导体等领域。曦融兆波也是星能玄光的合作伙伴之一。

星能玄光CEO杨智达告诉元新闻:在实验室把物理的部分跑通后,接下来就要放大功率。此前,科大实验室已经可以用100kW功率将等离子体加热到100eV,但是聚变的条件需要10000eV。“像中性束这种高功率的加热手段在学校是不可能做的。”

“星能玄光计划在2035年建成200MW聚变能电站,成本大约是10亿元人民币。”

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星能玄光——Xeonova-1 元新闻摄

(安徽商报 元新闻记者 梁巍  “寻龙诀”系列报道⑤)

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