深入解读Realta Fusion：以“磁镜”探索核聚变能源

美国威斯康星州的Realta Fusion正在开发一种利用直线形磁镜、供应工业用热和电力的核聚变系统。该公司于2022年从威斯康星大学麦迪逊分校的研究中诞生，在推进高磁场等离子体实验、能量回收和未来装置设计的同时，持续扩大与设备制造商及当地电力公司的合作。

值得关注的不只是等离子体的约束方式。如何将加热、燃料、热量提取和维护结合起来，转化为实际工厂和电网可用的能源？从整体来看，才能看清Realta的目标，以及今后仍需验证的课题。[1][3][7][16]

在化工流程和金属回收中，生产过程所需的热能十分重要。数据中心等设施则主要需要电力。Realta将这些产业以及偏远地区的矿山列为未来的潜在应用场景。

该公司使用的“CoSMo fusion”一词，指compact、scalable、modular，即小型化、可扩展性和模块化。公司也重视连续运行、维护便利性以及设备更新。不过，这些都是开发目标，并非已在商业设施中全部得到验证的性能。

如果热能也属于产品，所要考虑的问题就不能只停留在“能发多少瓦的电”。如何按照用户所需的温度和运行条件供应热能与电力？从需求侧出发思考能源系统，是该公司开发思路的一大特点。[2][3]

磁镜的基本结构，是在细长等离子体的两端增强磁场。与等离子体呈环形的托卡马克不同，它大体采用直线形布局，两端开放。所谓“镜”，并不是用实体镜面将等离子体弹回。

带电粒子在围绕磁力线旋转的同时，也沿着磁力线运动。当运动方向适当的粒子进入更强的磁场时，其沿磁力线方向的速度会降低，最终反向运动。如果在两端设置强磁场，就能使许多粒子返回中央，在装置内往复运动。

不过，几乎平行于磁力线运动的粒子容易从端部逃逸。这类粒子运动方向所覆盖的范围称为“损失锥”。粒子间的碰撞等作用，也可能使原本受到约束的粒子转向容易逃逸的方向。如何抑制粒子和能量的流失，是磁镜研究的重要课题。

高温超导磁体在这里可以发挥作用。提高端部与中央磁场强度之比，也就是“磁镜比”，可以缩小损失锥，改善约束。但性能并不只由磁场决定，还需要结合射频加热、中性粒子束加热以及等离子体稳定性来考虑。

此外，从开放端部流出的带电粒子，也可以成为能量回收的对象。Realta正尝试从约束和回收两个方面发展这一方案。[3][4]

研究的核心是Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror，简称WHAM。这是一台安装在威斯康星大学麦迪逊分校Physical Sciences Laboratory的简单磁镜型实验装置。

开发工作始于2020年，通过向该大学、MIT和Commonwealth Fusion Systems（CFS）提供的研究资助启动，并于2024年7月实现首次等离子体。CFS提供了高温超导磁体。

大学方面表示，2只磁镜线圈能够产生最高17特斯拉的磁场。CFS在2026年的介绍中也指出，2024年首次等离子体实验时达到了17特斯拉。这一数值指磁镜线圈产生的强磁场，并不意味着整个等离子体都处于均匀的17特斯拉磁场中。端部与中央磁场的差异与约束有关。

据Realta介绍，公司与大学之间的合作以一项综合研究协议为基础，Realta成为WHAM唯一的研究资助方，并与大学共同运行该装置。WHAM由此成为连接大学研究基础设施与企业开发的实验平台。[1][5][6][R]

2026年6月19日，Realta与大学团队在WHAM上演示了直接能量转换（DEC）。根据6月30日发布的消息，早期原型装置获得了约100伏、数安培的输出。

DEC利用静电电势使流出的带电粒子减速，将其动能回收为电能。它在先将能量转化为热、再由热机发电的路径之外，提供了一条直接转回电能的途径。

这里的关键是回收能量的来源。WHAM是一台使用氘的实验装置，此次回收的能量大多来自为加热和维持等离子体而从外部输入的能量。这并不是证明核聚变反应产生的电力超过了装置耗电量的实验。

即便如此，如果能够回收一部分用于加热的能量，仍有可能改善未来设施的能量收支。接下来的重点是转换效率、输出规模扩大、耐久性，以及与其他设备配合时的运行表现。

[4][7]

WHAM的照片展示了支撑研究成果的工作。大学的Mason Yu与Realta的Elliot Claveau正在校准气体注入系统，Doug Endrizzi则在调整等离子体测量系统。能够以良好的重复性供应燃料，并测量装置内部发生的现象，是后续实验和设计的基础。

2026年的平衡重建研究结合测量与计算，推断WHAM内部的等离子体状态，并在部分实验中显示出沿装置轴线往复运动的高能离子的存在。同年7月的一篇测量论文还介绍了通过多个通道测量等离子体发出的光、追踪其大尺度运动的方法。这类测量对于比较模型预测与实际装置的表现不可或缺。[9][10]

团队的专业领域也延伸到了等离子体之外。除联合创始人兼首席执行官Kieran Furlong、创始首席科学家Cary Forest外，参与创立公司的科学家还包括专长于加热与稳定性的Jay Anderson、从事包层设计的Ben Lindley，以及研究面向等离子体部件的Oliver Schmitz。目前的团队介绍将Derek Sutherland列为首席科学官。除了约束技术，结构、燃料和热能方面的专业能力也必不可少。[8]

Realta正在为未来装置研究一种称为串列磁镜的结构。它在长中央室的两侧配置端室，在磁场约束之外，还利用静电电势差，目标是在发生核聚变反应的中央区域更好地留住粒子与能量。

2025年的约束性能预测论文及其2026年7月10日的勘误论文，在计算中给出了核聚变增益Q超过5的运行点。这里的Q是核聚变功率与外部用于等离子体加热的功率之比，并不是包含整个电站耗电和能量转换损失在内的净发电性能。

此次勘误针对的是求解计算过程中出现的错误，该错误导致了不恰当的功率收支。修正后的自洽运行点仍保留了Q超过5的预测。不过，这并不意味着WHAM已经实现了这一增益。仍需推进包括稳定性在内的实验验证，将计算中的运行点落实到可实现的装置上。[11][12]

据Realta介绍，下一台装置Hammir-DD将是一台安装在The Realta Forge的串列磁镜原型机，计划于2027年开始建设。公司进一步将Hammir-DT定位为首台商业示范装置，预计在2030年代前半段至中期提供。这些都是公司提出的开发计划，并非已经建成或投入运行的业绩。[R]

Realta表示，首批商业系统将侧重于氘氚（D–T）燃料。在D–T核聚变中，大部分反应能量由中子携带。不带电的中子无法被磁场约束，因此，仅靠从带电粒子中直接回收能量，并不足以支撑整个设施的运行。

围绕等离子体布置的包层，负责将中子的能量转化为热，并利用锂产生氚。必须同时考虑热量提取、燃料生产和磁体保护。改变材料或结构形状，都会影响这些不同方面的性能。

2026年8月，大学介绍了与Realta开展的一项合作研究，使用名为ParaTAN的分析工具，对磁体屏蔽与氚增殖包层的设计进行比较。这是一项研究材料和结构形状之间权衡关系的工作，并不是在运行中的发电设施上实现了燃料自给。它属于设计层面的研究，目的是让未来装置在提取热量的同时维持燃料供应。[4][13][R]

与CFS的合作并不限于为WHAM供应磁体。双方于2026年4月2日宣布的合作，面向未来原型机及商业电站所需高温超导磁体的设计与制造。

日本的京都聚变工程公司（Kyoto Fusioneering，KF）也于同年3月16日宣布与Realta建立战略合作关系。据KF介绍，公司正在为计划中的The Realta Forge内未来装置供应回旋管。回旋管是一种产生高功率电磁波、用于等离子体加热的设备。

除加热系统外，合作还涉及采用磁镜的中子源、包层以及燃料循环系统的研究。这是日本核聚变工程能力与美国装置开发通过具体设备和系统相连接的一个案例。[1][14]

Realta于2026年7月15日宣布，选择麦迪逊原Oscar Mayer厂区OM Station，作为新总部和研发设施The Realta Forge的所在地。公司计划于2026年第4季度启动Forge建设，并于2027年第1季度开始调试先于Hammir-DD建设的试验设备。选定设施地点、开工、启动试验设备以及完成原型机，是各不相同的阶段。[15][R]

9月2日，公司宣布与Madison Gas and Electric（MGE）及其母公司MGE Energy合作，探讨在威斯康星州共同开发一座200MWe核聚变电站的可能性。合作包括MGE Energy的直接投资，以及在技术、选址、许可审批、电网接入和融资方面的支持。

公开资料并未明确200MWe是净输出还是总输出，但据Realta介绍，设想的是净电功率。不过，这项合作仍处于探索共同开发可能性的阶段，并不意味着已获得200MWe电站订单、作出建设决定，或承诺供应电力。[16][R]

融资形式也需要区分。2025年，公司完成了由Future Ventures领投的3,600万美元A轮融资；2026年2月17日，Silicon Valley Bank另外宣布提供950万美元的增长资金贷款额度。股权投资与贷款额度是不同的融资方式，并不属于同一轮融资。[2][17]

观察Realta的进展时，应关注各项成果之间的联系。约束性能的测量为验证模型提供依据。能量回收的结果，需要与加热、磁体冷却等环节所需的电力一并评估。包层与屏蔽设计，也无法与材料耐久性、氚的处理和部件更换分开考虑。

此外，还必须让长时间运行与维护及用户的生产安排相协调。对工厂而言，供热温度、负荷响应能力以及停机时长的可预期性，都会影响这种能源是否便于使用。

Realta围绕磁镜这一明确的技术方向，将大学研究、不同领域的专家、设备制造商和电力公司联系起来。目前，公司正通过不断积累实验与设计工作，逐步明确通向工业能源系统的路径。同时跟踪等离子体研究成果，以及将其转化为热能和电力的配套技术，才能更准确地理解这项探索。[3][4][13][16]

照片提供与使用授权：Realta Fusion。本文在向该公司核实事实的基础上编写。各张照片的摄影者已在相应图版中注明。

---

正文中的编号对应以下资料。

[1] CFS：与Realta开展磁体合作（2026年4月2日） https://cfs.energy/news-and-media/realta-fusion-and-commonwealth-fusion-systems-form-strategic-partnership-to-commercialize-magnetic-mirror-fusion-energy/

[2] Silicon Valley Bank：向Realta提供950万美元增长资金贷款额度（2026年2月17日） https://www.prnewswire.com/news-releases/realta-fusion-secures-9-5-million-growth-capital-facility-from-silicon-valley-bank-a-division-of-first-citizens-bank-302689285.html

[3] Realta Fusion：技术 https://realtafusion.com/technology/

[4] Realta Fusion：DEC技术解读（2026年6月30日） https://realtafusion.com/insight/a-fusion-first-realta-demos-direct-energy-conversion/

[5] UW–Madison：WHAM设施概况 https://ignitingfusion.wisc.edu/facilities/wham/

[6] UW Physical Sciences Laboratory：WHAM https://uwpsl.wisc.edu/projects/fusion-energy/wham-fusion/

[7] Realta Fusion：DEC演示公告（2026年6月30日） https://www.prnewswire.com/news-releases/realta-fusion-becomes-first-commercial-fusion-company-to-convert-plasma-energy-into-electricity-302813632.html

[8] Realta Fusion：关于公司／团队 https://realtafusion.com/about/

[9] WHAM平衡重建研究：作者公开稿 https://arxiv.org/html/2509.17288v4

[10] WHAM多通道发光测量论文：公开摘要（2026年7月） https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42439717/

[11] 高场轴对称串列磁镜的约束性能预测（2025年） https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-plasma-physics/article/confinement-performance-predictions-for-a-high-field-axisymmetric-tandem-mirror/E449D8C02AB9115173939B5C4649BD5E

[12] 上述论文的勘误（2026年7月10日） https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-plasma-physics/article/confinement-performance-predictions-for-a-high-field-axisymmetric-tandem-mirror-corrigendum/1721170FA043DFF371E5565DBB8960DD

[13] UW–Madison：磁镜屏蔽与包层设计研究（2026年8月21日） https://engineering.wisc.edu/blog/university-industry-partnership-identifies-new-solutions-for-mirror-fusion-devices/

[14] 京都聚变工程公司：与Realta建立战略合作关系（2026年3月16日） https://kyotofusioneering.com/en/news/2026/03/16/3812

[15] Realta Fusion：选定威斯康星州研发基地（2026年7月15日） https://www.prnewswire.com/news-releases/realta-fusion-selects-wisconsin-for-fusion-energy-rd-facility-302824440.html

[16] Realta Fusion与MGE：共同研究200MWe电站（2026年9月2日） https://www.prnewswire.com/news-releases/realta-fusion--madison-gas-and-electric-announce-strategic-partnership-to-explore-200-mwe-fusion-energy-power-plant-in-wisconsin-302865022.html

[17] Cooley：Realta的3,600万美元A轮融资（2025年5月13日） https://www.cooley.com/news/coverage/2025/2025-05-13-realta-fusion-announces-36-million-series-a

[R] Realta Fusion对外事务负责人Robb Hughes的书面答复，于2026年11月2日收到。答复涉及开发计划、MGE的输出功率定义、WHAM的运行体制以及照片说明。此处与已公开资料分别列明。