波士頓地區的聯邦融合公司旨在將煤電廠轉變為核電站 - 彭博社

工人在馬薩諸塞州德文斯的英聯邦聚變總部組裝磁鐵。

攝影師：卡桑德拉·克洛斯/彭博社

英聯邦聚變系統有限責任公司正在尋求用太陽的熱量替代化石燃料發電廠的鍋爐。

該公司對其聚變技術充滿信心，甚至在其演示設備完成之前，就在評估舊的煤炭和天然氣發電廠作為建設其第一個商業系統的地點。這將標誌着能源轉型的重大變化，從污染的化石燃料轉向無碳的聚變能源，儘管聚變仍然是一項未經驗證的核技術。

經過數十年的研究，英聯邦對聚變觸手可及的信念日益增強，因為該公司正在完成將對控制產生電力所需的超熱等離子體至關重要的磁鐵。

工人在將容納英聯邦託卡馬克的建築外。攝影師：卡桑德拉·克洛斯/彭博社從零開始建造一個工廠將延緩將電力接入電網的進程，這使得該公司將目標鎖定在關閉的化石燃料設施上。英聯邦已將名單縮小到美國和英國的“幾個”地點。這些設施不僅為商業聚變系統提供了充足的空間，還與當地電網有着寶貴的連接。

聚變提供了豐富、廉價清潔能源的潛力，但它需要利用由撞擊氫同位素形成的等離子體雲，這些等離子體可以達到數億攝氏度，這項任務證明是極其困難的。英聯邦公司已從 比爾·蓋茨和風險投資家約翰·多爾等人那裏籌集了超過20億美元，遠遠超過其競爭對手，並預計在2027年初達到一個重要的能源生產里程碑。

雖然英聯邦被認為是聚變努力的領導者之一，但這仍然是一個受到工程複雜性和延誤困擾的行業，懷疑者表示商業聚變仍然需要數年時間。

成功的關鍵在於公司用於控制超熱等離子體的磁鐵，這被稱為託卡馬克。它們被視為行業中最好的。英聯邦表示，它們的強度足以舉起一艘航空母艦。

“他們的磁鐵是最先進的，”彭博新能源財經首席核分析師克里斯·加多姆斯基説。

英聯邦聚變表示，其磁鐵能夠舉起一艘航空母艦，副總裁達比·鄧恩在左側。攝影師：卡桑德拉·克洛斯/彭博社該公司在2021年成功演示了其所謂的環形場磁鐵，這些磁鐵提供了強大而穩定的場來控制等離子體雲。超熱等離子體不斷變化，難以控制。這些磁鐵提供了一個穩定的基線場，但隨着等離子體的變化，系統需要另一種可以極快調整的磁鐵來保持控制。這就是英聯邦週一宣佈的成就，稱為中央螺線管。這兩種類型的磁鐵可以共同保持等離子體的控制，並維持聚變反應的進行。

“這是我們需要工作的最後一項重大新技術，”聯邦公司的首席執行官鮑勃·穆姆加德説。

託卡馬克概念可以追溯到1950年代，研究人員已經建造了可以觸發聚變反應的版本，但電磁鐵需要大量的電力。這使得這些系統更像是科學實驗，而不是商業發電廠。為了實用，它們需要實現“淨能量增益”，意味着它們產生的能量超過了操作設備所需的能量。

這就是聯邦公司的目標，其先進的磁鐵是“關鍵推動力”，託卡馬克操作主任亞歷克斯·克里利説。“這讓我們從幾乎足夠好變成超過足夠好。”

克里利正在領導公司在馬薩諸塞州德文斯總部建設Sparc演示系統的努力。正在建設中的建築內充滿了施工工人和錯綜複雜的電纜和線路。但他們計劃安裝實際託卡馬克的房間幾乎是空的。

工人在組裝一個框架，以支撐聯邦融合的Sparc演示系統，遠牆上有該設備的等身渲染圖。攝影師：卡桑德拉·克洛斯/彭博社在11月初，工人們正在建造一個框架來支撐這台機器。唯一的託卡馬克跡象是一幅高達30英尺（9米）的等身圖紙，裝飾在其中一面牆上。

隔壁，工人們正在組裝強大的環形場磁鐵。託卡馬克將需要18個這樣的磁鐵，每個磁鐵由16層手工精心組裝而成。起初，每層的製作大約需要20天，但現在現場可以在一天內完成一層。

英聯邦將於明年開始組裝託卡馬克，Creely表示預計到2026年中期開始產生等離子體。如果一切順利，Sparc預計將在2027年初實現淨能量增益。

核聚變研究人員在2022年12月首次在加利福尼亞州的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室實現了淨能量。這些科學家採用了不同的方法，用強激光轟擊一個微小的燃料顆粒以觸發核聚變反應。這證明了利用核聚變產生能量是可能的，但持續時間僅為幾分之一秒，並且他們花了幾個月才得以複製結果。

英聯邦希望成為首個實現這一目標的商業努力，並將嘗試使用Sparc。該公司希望創建一個可靠且經濟的可行核聚變系統，儘管它不會包含提取能量以產生電力所需的設備。這將等到下一個版本：英聯邦計劃建造一個稱為Arc的系統，大小約為其兩倍，並準備產生電力。

如果Sparc項目進展順利，Arc可能會在“2030年代初”投入服務，Mumgaard表示。

“我們希望儘快推進，”Mumgaard説。“我們知道我們現在可以做到這一點。”

目前有數十家公司正在開發核聚變系統，使用激光和磁鐵。根據核聚變產業協會的數據，他們迄今已籌集超過70億美元。隨着各國在逐步淘汰化石燃料的承諾上落後，從政府到科技公司，大家對核聚變提供全天候清潔能源的潛力越來越感興趣。

亞歷克斯·克里利，聯邦的託卡馬克運營總監，解釋了Sparc設備將如何實現淨能量增益。攝影師：卡桑德拉·克洛斯/彭博社“如果這能成功，那將是一個徹底的遊戲規則改變者，”克里利説。“我在CFS工作是因為這個項目和這項技術有最好的成功機會。”

完成螺線管磁鐵讓穆姆加德有信心尋找建設Arc的地點，即使設計在Sparc投入運行之前不會最終確定。在一個燃燒煤炭的電廠——這是最骯髒的燃料之一——進行這樣的工作，對於承諾數十年無碳未來的核聚變行業來説是合適的。

聯邦並不是第一家將化石燃料電廠作為核電站點的核公司。蓋茨支持的TerraPower LLC今年在懷俄明州的一座煤電廠開始建設一座先進的核裂變電廠，該電廠預計明年退役，而Type One Energy Group Inc. 在二月份宣佈計劃在田納西州的一處舊煤礦址建設一座聚變設施。對於聯邦來説，其戰略的一個關鍵是避免已經解決的任務，以便專注於開發自己的技術。根據首席科學官布蘭登·索博姆的説法，重新利用退役電廠就是一個完美的例子。

“我們可以將使用鍋爐產生大量熱量的東西，替換為聚變，”索博姆説。“這裏的整體目標是速度。”