Realta Fusion 全解析：以「磁鏡」挑戰核融合能源

美國威斯康辛州的 Realta Fusion 正運用直線形的「磁鏡」，開發供應工業用熱與電力的核融合系統。這家公司於2022年從威斯康辛大學麥迪遜分校的研究中誕生，一方面推進高磁場電漿實驗、能量回收及未來裝置的設計，一方面持續擴大與設備製造商及當地電力公司的合作。

值得關注的不只是電漿約束方式。如何結合加熱、燃料、熱能擷取與維護，將其轉化為能在實際工廠或電網中使用的能源？從整體來看，便能看清 Realta 的目標，以及接下來仍須驗證的課題。[1][3][7][16]

在化學製程與金屬回收中，製造過程所需的熱至關重要。另一方面，資料中心等設施主要需要電力。Realta 將這些產業以及偏遠地區的礦場列為未來的潛在用戶。

該公司使用的「CoSMo fusion」一詞，代表 compact、scalable、modular，也就是小型化、規模可擴展性及模組化。公司也重視連續運轉、易於維護及設備更新。不過，這些都是開發目標，並非已在商用設備中全面驗證的性能。

如果熱也是產品之一，要思考的問題就不只是「能發出多少瓦的電」。如何按照用戶所需的溫度與運轉條件，供應熱或電力？從需求端出發思考能源系統，是該公司開發方針的一大特色。[2][3]

磁鏡的基本結構，是在細長電漿的兩端加強磁場。它與電漿呈環形的托卡馬克不同，採取兩端開放、大致呈直線的配置。雖然稱為「鏡」，卻不是用實體鏡面將電漿反彈回去。

帶電粒子繞著磁力線旋轉，同時也沿著磁力線方向移動。當運動方向適當的粒子進入較強的磁場時，其沿磁力線方向的速度會減小，最終改變方向。在兩端設置強磁場，便能讓許多粒子返回中央，在裝置內來回運動。

然而，幾乎平行於磁力線前進的粒子，容易從端部逸出。這類粒子運動方向的範圍稱為「損失錐」。粒子間的碰撞等作用，也可能使原本受約束的粒子轉向容易逸出的方向。如何抑制粒子與能量流失，是磁鏡研究的重要課題。

高溫超導磁體在此能發揮作用。提高端部磁場與中央磁場的比值，也就是「磁鏡比」，可以縮小損失錐、改善約束。不過，性能並非僅由磁場決定，還須一併考慮高頻與中性粒子束加熱，以及電漿的穩定性。

此外，從開放端部逸出的帶電粒子，也可以成為能量回收的對象。Realta 正嘗試從約束與回收兩方面，進一步發展這種方式。[3][4]

研究的核心是 Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror，簡稱 WHAM。這是一座設於威斯康辛大學麥迪遜分校 Physical Sciences Laboratory 的簡單磁鏡型實驗裝置。

開發於2020年透過對該大學、MIT 及 Commonwealth Fusion Systems（CFS）的研究補助啟動，並於2024年7月產生首個電漿。CFS 提供了高溫超導磁體。

大學說明，2座磁鏡線圈可產生最高17特斯拉的磁場。CFS 在2026年的說明中也指出，2024年產生首個電漿時達到了17特斯拉。這個數值指的是磁鏡線圈產生的強磁場，並不代表整個電漿都處於均勻的17特斯拉磁場中。端部與中央磁場的差異，才是影響約束的因素之一。

據 Realta 表示，公司與大學的合作建立在一份全面研究協議之上，由 Realta 擔任 WHAM 唯一的研究贊助方，並與大學共同運作 WHAM。這是一個連結大學研究基礎與企業開發的實驗平台。[1][5][6][R]

2026年6月19日，Realta 與大學團隊在 WHAM 上驗證了直接能量轉換（DEC）。根據6月30日的公告，初期原型裝置獲得了約100伏特、數安培的輸出。

DEC 利用靜電電位，使流出的帶電粒子減速，並將其動能回收為電力。除了先轉化為熱、再透過熱機發電的途徑之外，它提供了另一條轉回電力的路徑。

此處的重點是回收能量的來源。WHAM 是使用氘的實驗裝置，這次回收的能量大部分來自為加熱與維持電漿而從外部輸入的能量。這並不是核融合反應所產生的電力超過裝置耗電量的驗證。

即便如此，若能回收部分用於加熱的能量，仍有可能改善未來設施的能量收支。接下來的重點是轉換效率、擴大輸出、耐久性，以及與其他設備整合後的運作情況。

[4][7]

WHAM 的照片呈現了支撐研究成果的工作。大學的 Mason Yu 與 Realta 的 Elliot Claveau 正在校準氣體注入系統，Doug Endrizzi 則在調整電漿量測系統。以良好的再現性供應燃料，並量測裝置內部發生的情況，是下一步實驗與設計的基礎。

2026年的平衡重建研究結合量測與計算，推估 WHAM 內部的電漿狀態，並在部分實驗中顯示出沿裝置軸線來回運動的高速離子。同年7月的量測論文則介紹了透過多個通道量測電漿發光、追蹤大尺度運動的方法。這些量測對於比較模型預測與實際裝置的行為不可或缺。[9][10]

團隊成員的專業領域也延伸至電漿之外。除了共同創辦人兼執行長 Kieran Furlong、創始首席科學家 Cary Forest，參與創立公司的科學家還包括專攻加熱與穩定性的 Jay Anderson、從事增殖包層設計的 Ben Lindley，以及研究面向電漿組件的 Oliver Schmitz。目前的團隊介紹將 Derek Sutherland 列為首席科學官。除了約束，這項工作還需要涵蓋結構、燃料與熱的專業知識。[8]

Realta 為未來裝置研究的，是稱為串列磁鏡的配置。它在長形中央單元的兩側設置端部單元，除了磁場約束之外，也利用靜電電位差，目標是讓發生核融合反應的中央區域更有效地保留粒子與能量。

2025年的約束性能預測論文，以及2026年7月10日的勘誤論文，在計算中顯示出核融合增益 Q 超過5的運轉點。這裡的 Q，是核融合功率除以從外部提供給電漿加熱的功率，並不是將整座電廠的耗電及轉換損失都納入後的淨發電性能。

這次勘誤是為了解決計算求解流程中的錯誤，該錯誤導致了不正確的功率收支。修正後的自洽運轉點，仍維持 Q 超過5的預測。但這不代表 WHAM 已達到該增益。仍須推進包含穩定性在內的實驗驗證，將計算中的運轉點轉化為可實現的裝置。[11][12]

據 Realta 表示，下一座 Hammir-DD 是計畫設於 The Realta Forge 的串列磁鏡型原型裝置，預定於2027年開始建造。公司進一步將 Hammir-DT 定位為首座商用示範裝置，預期於2030年代前半至中期提供。這些都是公司提出的開發計畫，並非已完工或開始運轉的實績。[R]

Realta 說明，首批商用系統將著重使用氘氚（D–T）燃料。在 D–T 核融合中，大部分反應能量由中子攜帶。不帶電的中子無法透過磁場約束，因此僅靠從帶電粒子直接回收能量，無法使整套設施成立。

設置於電漿周圍的增殖包層，負責將中子能量轉為熱，並從鋰產生氚。熱能擷取、燃料生產與磁體保護必須同時考量。改變材料或幾何形狀，會同時影響多項性能。

2026年8月，大學介紹了與 Realta 合作的研究，使用名為 ParaTAN 的分析工具，比較磁體屏蔽與氚增殖包層的設計。這是一項探討材料與幾何形狀之間取捨的研究，並非已在運轉中的發電設施達成燃料自給。其目的在於從設計層面研究，未來裝置如何在擷取熱能的同時維持燃料供應。[4][13][R]

與 CFS 的關係並不止於向 WHAM 供應磁體。雙方於2026年4月2日公布的合作，涵蓋未來原型裝置與商用電廠所需高溫超導磁體的設計及製造。

日本的京都核融合工程公司（Kyoto Fusioneering，KF）也於同年3月16日宣布與 Realta 建立策略合作夥伴關係。據 KF 表示，公司正為計畫設於 The Realta Forge 的未來裝置供應迴旋管。迴旋管是一種產生高功率電磁波、用於加熱電漿的設備。

除了加熱系統，合作也涵蓋磁鏡中子源、增殖包層及燃料循環系統的研究。這是日本核融合工程與美國裝置開發透過具體設備及系統相互連結的例子。[1][14]

Realta 於2026年7月15日宣布，選定麥迪遜的 Oscar Mayer 舊址 OM Station，作為新總部暨研發設施 The Realta Forge 的所在地。公司預定於2026年第4季啟動 Forge 建設，並於2027年第1季、在 Hammir-DD 建造之前，開始試驗設備的試運轉調試。設施選址、開工、試驗設備啟動及原型裝置完工，是各自不同的階段。[15][R]

9月2日，公司宣布與 Madison Gas and Electric（MGE）及其母公司 MGE Energy 合作，探索在威斯康辛州共同開發一座200MWe核融合電廠的可能性。合作包含 MGE Energy 的直接股權投資，以及技術、選址、許可、電網接入和融資方面的支援。

公開資料並未說明200MWe是淨出力還是總出力，但據 Realta 表示，所設想的是淨電力輸出。不過，合作仍處於探索共同開發可能性的階段，並不代表已取得200MWe電廠訂單、決定建設，或承諾供電。[16][R]

融資形式也應加以區分。公司於2025年完成由 Future Ventures 領投的3,600萬美元 A 輪融資；2026年2月17日，Silicon Valley Bank 另行宣布提供950萬美元的成長資金融資額度。股權投資與貸款額度是不同的融資方式，並非同一輪融資。[2][17]

觀察 Realta 的進展時，應關注各項成果之間的連結。約束量測可為模型驗證提供依據。能量回收的成果，必須與加熱、磁體冷卻等所需電力一併評估。增殖包層與屏蔽設計，也無法與材料耐久性、氚的處理及零件更換分開考量。

此外，還必須讓長時間運轉與維護及用戶的生產作業相容。對工廠而言，供應溫度、負載調節能力及停機期間的可預期性，都會影響這種能源的實用性。

Realta 以磁鏡這項明確技術為核心，串連大學研究、不同領域的專家、設備製造商與電力公司。目前仍處於累積實驗及設計成果，逐步具體化通往工業能源系統路徑的階段。同時追蹤電漿成果，以及將其轉化為熱與電力的周邊技術，才能更準確地理解這項挑戰。[3][4][13][16]

照片提供及使用授權：Realta Fusion。刊載內容已參考向該公司進行的事實確認。各張照片的攝影者分別標示於各圖中。

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正文中的編號對應以下資料。

[1] CFS：與 Realta 的磁體合作（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950萬美元成長資金融資額度（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：技術 https://realtafusion.com/technology/

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

[5] UW–Madison：WHAM 設施概要 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 驗證成果公告（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：公司簡介／團隊 https://realtafusion.com/about/

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

[10] WHAM 多通道發光量測論文：公開摘要（2026年7月） https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42439717/

[11] 高磁場軸對稱串列磁鏡的約束性能預測（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] 同篇論文的勘誤（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：磁鏡屏蔽與增殖包層設計研究（2026年8月21日） https://engineering.wisc.edu/blog/university-industry-partnership-identifies-new-solutions-for-mirror-fusion-devices/

[14] 京都核融合工程公司：與 Realta 的策略合作夥伴關係（2026年3月16日） https://kyotofusioneering.com/en/news/2026/03/16/3812

[15] Realta Fusion：選定威斯康辛州研發基地（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、MGE：共同探討200MWe電廠（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3,600萬美元 A 輪融資（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 對外事務主管 Robb Hughes 的書面回覆，於2026年11月2日收到。內容涵蓋開發計畫、MGE 的輸出定義、WHAM 的運作體制及照片說明，與已公開資料分開列示。