曾因复杂设计和早期性能局限被视为 “黑马” 的仿星器（stellarator），正凭借物理理论与工程技术的双重突破，成为可控核聚变商业化竞争的重要力量。多家初创公司近期密集公布试点电厂设计与关键技术验证成果，标志着这一曾被边缘化的磁约束技术，已具备与传统托卡马克（tokamak）分庭抗礼的实力。
仿星器与托卡马克同属环形磁约束装置，但其核心优势在于无需依赖等离子体电流即可约束高温等离子体。托卡马克依赖中央螺线管驱动等离子体电流产生辅助磁场，这一机制导致其存在 “定期重置” 和 “破裂事故” 风险--等离子体破裂可能烧穿容器壁，成为商业化的主要障碍。
而仿星器通过精密设计的扭曲磁体布局直接形成螺旋磁场，理论上可实现 “无限期连续运行”，避免了托卡马克的固有缺陷。
早期仿星器因粒子碰撞导致热量流失，性能落后于托卡马克。但20世纪90年代后，超级计算机模拟实现 “磁场优化”，通过计算扭曲磁体的精确形状，将粒子扩散率降低至可忽略水平。2015年，德国马克斯・普朗克等离子体物理研究所（IPP）的 “Wendelstein 7-X”（W7-X）装置首次验证了大规模优化设计的可行性，其等离子体运行时长与温度逐步接近托卡马克主流水平，为技术落地奠定基础。
二、企业竞速：三大阵营引领工程化突破
当前全球8家公司聚焦仿星器研发，超过托卡马克领域的6家，揭示了目前形成技术追赶态势：
1.Type One Energy：聚变工程化先锋2025年3月，该公司在《Journal of Plasma Physics》发表七篇论文，详细披露试点电厂 “Infinity Two”设计：装置高近14米，可产生800MW能量，转化为350MW电力。其核心技术在于高温超导磁体，在紧凑结构中生成强磁场，较传统设计体积缩小40%。
项目计划2026年启动首台原型机 “Infinity One” 建设，已与美国田纳西河谷管理局（TVA）达成协议，将在退役的Bull Run电厂落地。公司在累计融资8200万美元基础上，正寻求2亿美元新投资，目标2030年代中期实现并网发电。
2.Proxima Fusion：W7-X技术嫡系传承作为IPP衍生企业，Proxima Fusion于2025年2月在《Fusion Engineering And Design》发布 “Stellaris” 设计，规模与Type One Energy装置相近，同样瞄准2030年代发电。公司计划2027年建成高温超导测试磁体，2031年推出示范装置。针对仿星器磁体制造复杂度，Proxima Fusion通过早期计算模拟优化布局，将制造成本预期显著降低，成为首个实现 “设计-制造” 数字化闭环的团队。
今年1月，公司宣布开源VMEC++（VMEC的升级版），后者将成为下一代准等动力（QI）仿星器聚变装置开发的重要新工具，同时也代表着Proxima Fusion对开源软件社区做出的重大贡献。
3.Thea Energy：颠覆性磁体技术破局
普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）衍生的Thea Energy另辟蹊径，开发 “磁像素”（magnetic pixels）技术：通过数百个可独立控制的高温超导平面磁体，动态调整磁场形态，彻底摒弃传统仿星器的复杂扭曲磁体。
2025年3月，该公司在arXiv预印本中披露3x3磁像素阵列测试成功，首次通过通断控制实现预期磁场形状。联合创始人David Gates表示，这一技术将磁体制造难度从 “定制化艺术品” 转化为 “标准化模块生产”。
三、行业共识：从 “实验室竞赛” 到 “工程化比拼”
尽管托卡马克仍占据当前研发资源优势（如250亿欧元的ITER项目），但仿星器的 “无电流稳定运行” 特性被视为更贴近商业化电厂需求。麻省理工学院前等离子体中心主任、美国CFS公司联合创始人Dennis Whyte也指出：“仿星器的运行简化优势在工程化阶段更为突出，其技术成熟速度已超出预期。”
马克斯・普朗克研究所W7-X主任Thomas Klinger则强调技术代差的缩小：“过去认为托卡马克‘易于建造’的观点，正被高温超导与3D打印技术颠覆。仿星器的复杂磁体在计算设计辅助下，制造成本已控制在可接受范围内。”
参考资料：
- https://www.science.org/content/article/stellarators-fusions-dark-horse-hit-stride