美国Thea Energy公布Helios仿星器聚变电站设计方案

2026年9月9日，位于美国新泽西州卡尼的聚变能源公司Thea Energy公司（Thea Energy, Inc.）宣布，围绕其“Helios”聚变电站设计的16篇同行评审论文已发表于《聚变工程与设计》（Fusion Engineering and Design，FED）特刊。该特刊题为“Thea Energy的Helios仿星器电站设计”，介绍了Helios架构及其关键工程方案。

据Thea Energy介绍，Helios是一种仿星器聚变电站架构，面向商业部署需求，集成了可通过软件控制以适应实际工况的磁体线圈、用于连续聚变发电运行的仿星器偏滤器排气系统，以及支持长期运行的扇区化维护方案。该公司称，Helios目标是持续向电网输送约400兆瓦电力，并避免等离子体破裂风险。

Thea Energy联合创始人兼首席技术官David Gates表示，Helios采用平面线圈仿星器方案，意在解决传统仿星器复杂三维模块化线圈带来的工程难题。他说，该设计在考虑制造偏差和运行磨损的情况下仍可维持运行，这是聚变电站实现成本竞争力和商业化的重要条件。

Helios的预概念设计此前已通过美国能源部（US Department of Energy，DOE）“里程碑式聚变发展计划”首期阶段认证。Thea Energy称，公司是该计划中首家获得电站设计里程碑认证的获奖方，相关认证由独立聚变专家小组审查完成。该公司计划在2030年代推进Helios投入运行；在此之前，其首个大型集成仿星器装置“Eos”将先行投入使用。Eos采用与Helios相同的平面线圈仿星器架构，并将验证与电站相关的聚变性能。

参与该特刊客座编辑工作的威斯康星大学麦迪逊分校副教授Benedikt Geiger表示，Thea Energy团队提出的方案覆盖远程操作、传热、低温技术、电源、诊断和仪控、平面线圈磁体工程等关键子系统。其中，平面线圈的使用以及“X点”偏滤器的引入，被认为有助于降低仿星器聚变电站设计中的工程复杂性。

麻省理工学院核科学与工程系助理教授Sophia Henneberg表示，仿星器是成熟的磁约束聚变技术路线，但复杂线圈几何形状长期限制工程选择。她认为，本期FED特刊系统呈现了Helios预概念设计，是私营聚变领域将研究成果提交严格同行评审的案例之一。

根据Thea Energy披露的设计要点，Helios主半径为8米，采用准轴对称设计和较简化的硬件方案。该公司称，这有助于降低装置占地和成本。Helios还采用扇区化维护方式，整段环形扇区可沿径向拆卸，目标容量因子超过85%，系统寿命超过40年。

在堆芯与部件寿命方面，Helios设计中聚变等离子体与磁线圈之间保持1.2米距离，以布置包层和屏蔽层。Thea Energy称，这一设计有助于提高部件寿命。中子学分析显示，其第一壁系统最低寿命为11年，平均寿命为18年。Helios将使用已知材料制造面向等离子体部件，并采用氘氚聚变技术。

Helios还将类似托卡马克装置中的X点偏滤器引入仿星器动力装置架构。Thea Energy称，该偏滤器几何结构较为简单，排气效率高于以往仿星器偏滤器方案。公司同时表示，Helios不依赖未来科学突破，其超导线圈最大磁场为20特斯拉，处于大孔径高温超导磁体已达到的工程参数范围内。

Thea Energy成立于2022年，由普林斯顿大学和普林斯顿等离子体物理实验室相关项目分拆而来，重点推进平面线圈仿星器架构的商业化。该公司已入选美国能源部“里程碑式聚变发展计划”首批获奖名单，并获得六项DOE INFUSE奖和一项ARPA-E SCALEUP奖支持。