波士顿地区的联邦融合公司旨在将煤电厂转变为核电站 - 彭博社

工人在马萨诸塞州德文斯的英联邦聚变总部组装磁铁。

摄影师：卡桑德拉·克洛斯/彭博社

英联邦聚变系统有限责任公司正在寻求用太阳的热量替代化石燃料发电厂的锅炉。

该公司对其聚变技术充满信心，甚至在其演示设备完成之前，就在评估旧的煤炭和天然气发电厂作为建设其第一个商业系统的地点。这将标志着能源转型的重大变化，从污染的化石燃料转向无碳的聚变能源，尽管聚变仍然是一项未经验证的核技术。

经过数十年的研究，英联邦对聚变触手可及的信念日益增强，因为该公司正在完成将对控制产生电力所需的超热等离子体至关重要的磁铁。

工人在将容纳英联邦托卡马克的建筑外。摄影师：卡桑德拉·克洛斯/彭博社从零开始建造一个工厂将延缓将电力接入电网的进程，这使得该公司将目标锁定在关闭的化石燃料设施上。英联邦已将名单缩小到美国和英国的“几个”地点。这些设施不仅为商业聚变系统提供了充足的空间，还与当地电网有着宝贵的连接。

聚变提供了丰富、廉价清洁能源的潜力，但它需要利用由撞击氢同位素形成的等离子体云，这些等离子体可以达到数亿摄氏度，这项任务证明是极其困难的。英联邦公司已从 比尔·盖茨和风险投资家约翰·多尔等人那里筹集了超过20亿美元，远远超过其竞争对手，并预计在2027年初达到一个重要的能源生产里程碑。

虽然英联邦被认为是聚变努力的领导者之一，但这仍然是一个受到工程复杂性和延误困扰的行业，怀疑者表示商业聚变仍然需要数年时间。

成功的关键在于公司用于控制超热等离子体的磁铁，这被称为托卡马克。它们被视为行业中最好的。英联邦表示，它们的强度足以举起一艘航空母舰。

“他们的磁铁是最先进的，”彭博新能源财经首席核分析师克里斯·加多姆斯基说。

英联邦聚变表示，其磁铁能够举起一艘航空母舰，副总裁达比·邓恩在左侧。摄影师：卡桑德拉·克洛斯/彭博社该公司在2021年成功演示了其所谓的环形场磁铁，这些磁铁提供了强大而稳定的场来控制等离子体云。超热等离子体不断变化，难以控制。这些磁铁提供了一个稳定的基线场，但随着等离子体的变化，系统需要另一种可以极快调整的磁铁来保持控制。这就是英联邦周一宣布的成就，称为中央螺线管。这两种类型的磁铁可以共同保持等离子体的控制，并维持聚变反应的进行。

“这是我们需要工作的最后一项重大新技术，”联邦公司的首席执行官鲍勃·穆姆加德说。

托卡马克概念可以追溯到1950年代，研究人员已经建造了可以触发聚变反应的版本，但电磁铁需要大量的电力。这使得这些系统更像是科学实验，而不是商业发电厂。为了实用，它们需要实现“净能量增益”，意味着它们产生的能量超过了操作设备所需的能量。

这就是联邦公司的目标，其先进的磁铁是“关键推动力”，托卡马克操作主任亚历克斯·克里利说。“这让我们从几乎足够好变成超过足够好。”

克里利正在领导公司在马萨诸塞州德文斯总部建设Sparc演示系统的努力。正在建设中的建筑内充满了施工工人和错综复杂的电缆和线路。但他们计划安装实际托卡马克的房间几乎是空的。

工人在组装一个框架，以支撑联邦融合的Sparc演示系统，远墙上有该设备的等身渲染图。摄影师：卡桑德拉·克洛斯/彭博社在11月初，工人们正在建造一个框架来支撑这台机器。唯一的托卡马克迹象是一幅高达30英尺（9米）的等身图纸，装饰在其中一面墙上。

隔壁，工人们正在组装强大的环形场磁铁。托卡马克将需要18个这样的磁铁，每个磁铁由16层手工精心组装而成。起初，每层的制作大约需要20天，但现在现场可以在一天内完成一层。

英联邦将于明年开始组装托卡马克，Creely表示预计到2026年中期开始产生等离子体。如果一切顺利，Sparc预计将在2027年初实现净能量增益。

核聚变研究人员在2022年12月首次在加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室实现了净能量。这些科学家采用了不同的方法，用强激光轰击一个微小的燃料颗粒以触发核聚变反应。这证明了利用核聚变产生能量是可能的，但持续时间仅为几分之一秒，并且他们花了几个月才得以复制结果。

英联邦希望成为首个实现这一目标的商业努力，并将尝试使用Sparc。该公司希望创建一个可靠且经济的可行核聚变系统，尽管它不会包含提取能量以产生电力所需的设备。这将等到下一个版本：英联邦计划建造一个称为Arc的系统，大小约为其两倍，并准备产生电力。

如果Sparc项目进展顺利，Arc可能会在“2030年代初”投入服务，Mumgaard表示。

“我们希望尽快推进，”Mumgaard说。“我们知道我们现在可以做到这一点。”

目前有数十家公司正在开发核聚变系统，使用激光和磁铁。根据核聚变产业协会的数据，他们迄今已筹集超过70亿美元。随着各国在逐步淘汰化石燃料的承诺上落后，从政府到科技公司，大家对核聚变提供全天候清洁能源的潜力越来越感兴趣。

亚历克斯·克里利，联邦的托卡马克运营总监，解释了Sparc设备将如何实现净能量增益。摄影师：卡桑德拉·克洛斯/彭博社“如果这能成功，那将是一个彻底的游戏规则改变者，”克里利说。“我在CFS工作是因为这个项目和这项技术有最好的成功机会。”

完成螺线管磁铁让穆姆加德有信心寻找建设Arc的地点，即使设计在Sparc投入运行之前不会最终确定。在一个燃烧煤炭的电厂——这是最肮脏的燃料之一——进行这样的工作，对于承诺数十年无碳未来的核聚变行业来说是合适的。

联邦并不是第一家将化石燃料电厂作为核电站点的核公司。盖茨支持的TerraPower LLC今年在怀俄明州的一座煤电厂开始建设一座先进的核裂变电厂，该电厂预计明年退役，而Type One Energy Group Inc. 在二月份宣布计划在田纳西州的一处旧煤矿址建设一座聚变设施。对于联邦来说，其战略的一个关键是避免已经解决的任务，以便专注于开发自己的技术。根据首席科学官布兰登·索博姆的说法，重新利用退役电厂就是一个完美的例子。

“我们可以将使用锅炉产生大量热量的东西，替换为聚变，”索博姆说。“这里的整体目标是速度。”