2024年10月，Pacific Fusion宣布完成9亿美元A轮融资，由General Catalyst领投，比尔盖茨旗下的Breakthrough Energy等顶级机构参投。今年4月15日，在其最新发布的论文详细披露了代号 “DS” 的实验装置设计，计划凭借颠覆性的脉冲磁驱动技术，目标在2030年前实现净设施增益，且将其成本仅为控制在NIF的1/10。
一、技术原理
Pacific Fusion采用脉冲磁驱动技术，指的是MagLIF（Magnetized Liner Inertial Fusion），即磁化套筒惯性聚变。其原理是：利用大电流驱动金属套筒产生的超高压力（约16TPa），压缩磁化并预加热燃料，使之达到热核聚变点火条件。早在2005年，美国桑迪亚国家实验室（SNL）便开始了对此项技术的探索研究。2010年，Slutz等人发表论文，正式提出MagLIF构型概念，详细讨论了其基本原理和主要物理问题。
该技术最大优势在于：使用外部热源（如激光器）对燃料进行预加热，使之完全等离子体化，由此将轴向磁场冻结于燃料内，随着套筒内爆和燃料一起被压缩，可以显著抑制燃料热传导损失，提升α粒子的能量沉积效率，理论上能有效降低聚变实现的难度，具有极大的应用潜力。
MagLIF包括三个阶段：磁化、预热、压缩内爆燃料
磁化：利用外加线圈产生10～50T的轴向磁场，对燃料进行初始磁化。
燃料预热：由于MagLIF是柱形压缩，因此需要极高压缩比才能达到点火温度，利用激光或其他手段对燃料进行预热，降低柱形内爆的高压缩比需求。
压缩内爆：利用套筒内爆直接压缩燃料，套筒动能转化为燃料内能，产生聚变等离子体。
二、DS系统核心设计Pacific Fusion的DS系统旨在展示商业可行的核聚变能源系统所需的性能，能够储存约80MJ电能，可在100ns内将超60MA电流输送到靶区。
DS的核心构成包含脉冲器模块、水传输线和靶区：
1.脉冲器模块
DS的脉冲器模块采用IMG架构。这种架构由多个“Brick”组成，每个Brick包含两个串联的电容器和一个低阻抗的火花间隙开关。当开关闭合时，电容器储存的能量会被释放到阶段中。多个Brick同时并行放电，形成一个脉冲模块。多个阶段串联起来，每个模块的输出电压是单个阶段电压的总和，而整个模块储存的能量是所有电容器储存能量的总和。每个模块储存的能量为512kJ，共计有156个模块，因此总共可储存约80MJ的能量。
2.水绝缘传输线
电流通过水绝缘的同轴脉冲管和三板传输线传递到目标室。靶室内的磁绝缘传输线将电流传递给聚变靶材。
3.靶区靶区包含5个子系统：
- 真空功率流系统：包括绝缘堆栈、外磁绝缘传输线（MITL）、三柱孔孔耦合器和内MITL等，负责将能量从水三板传递到内MITL，再传递给目标。
- 内MITL/靶盒设计：靶盒是小型便携式腔室，容纳内MITL的最终部分、靶及支持设施，且设计灵活，每次射击后可更换
- 腔室支持系统：用于维持靶室真空、提供结构负载路径和动态响应，以及在构建过程中安装和对准组件。
- 诊断系统：包括用于核、X射线和光学诊断的设备，用于指导和迭代实验。
- 爆轰管理硬件：用于管理爆轰后的冲击波和碎片等。
此外，DS系统还使用CASTLE和CHICAGO®等代码进行建模，验证电路表示并确定真空部分的传输效率，目前正优化真空区域以提高电流传输。整个系统建造成本约为美国国家点火设施（NIF）的1/10。
三、商业化面临的技术挑战
DS系统未来若要推向商业电厂，还需要解决三大技术问题：
- 组件寿命：开发允许重复运行且具有长循环寿命及不频繁、低成本维护的脉冲装置组件。
- 聚变腔室：开发一种聚变腔室，使其能够实现高增益射击，承受由射击产生的重复应力，并能快速清除和准备后续射击。
- 氚增殖：开发与耐用、可重复使用的聚变腔室兼容的包层和第一壁，并实现实际的氚增殖比和高效的聚变能量捕获。
Pacific Fusion联合创始人兼总裁Will Regan对外宣称：“我们正在发布详细的技术路线图，我们列出了系统的细节，这将使我们以大约1/10的成本获得NIF所能做的100倍的收益。”作为全球融资规模第四的聚变初创企业，Pacific Fusion未来有望加速商业核聚变的发展。
参考资料：
- https://pacific-fusion.files.svdcdn.com/production/arxiv_submit.pdf?dm=1744667891
- https://www.pacificfusion.com/updates/a-1000x-leap-toward-commercial-fusion