一家追求从太阳能的核聚变(fusion)中获得充足、安全、无碳电力的初创公司，已经确定了建造紧凑反应堆的地点、时间表和关键技术。已经成立3年的联邦聚变系统公司(Commonwealth Fusion Systems)从投资者那里获得了超过2亿美元的资金，其中包括比尔·盖茨的突破能源公司(Breakthrough Energy)。该公司今天宣布，今年晚些时候，它将开始在马萨诸塞州德文斯的一个新设施中建造第一个试验反应堆，命名为SPARC，该设施离目前位于剑桥的基地不远。该公司表示，这将是世界上第一个产生超过反应所需能量的反应堆，最快可在2025年启动。

英联邦和英国竞争对手公司也选择了技术他们认为会让他们巨大的跳跃,公立ITER在建反应堆在法国和美国试验厂正在考虑过未来的能源:小而强大的磁铁,由高温超导体。联邦政府正在组装第一块几乎全尺寸的磁铁，并希望在6月进行测试。“这是件大事，”首席执行官鲍勃·蒙加德(Bob Mumgaard)说。“这超出了其他人的期望。”

聚变反应堆燃烧氢同位素的电离气体的温度超过1亿摄氏度——如此之高，杏3沐鸣平台以至于等离子体必须被一个网状的磁场所控制，这样它就不会熔化反应堆壁。在ITER中，使用铌合金超导导线可以在没有电阻的情况下通过磁铁线圈传输巨大电流，从而获得足够强的磁场。但是这种低温超导体必须冷却到绝对零度以上4度，这就需要庞大而昂贵的液氦冷却。而且铌线所能承载的电流也有一定的限制，这迫使ITER不得不采用具有许多线匝的巨型磁铁来产生所需的磁场。ITER最大的磁铁直径为24米，为该反应堆的200亿美元价格做出了贡献。

新型高温超导体——之所以这样称呼是因为它们能在相对温和的超过77开尔文的液氮温度下进行超导——在ITER设计之初并不存在。但它们可以携带更大的电流，这让核聚变设计者对更小、更便宜的反应堆的前景充满期待。然而，它们是易碎、易碎的材料，所以“很多人已经放弃了它们，”英国初创企业托卡马克能源公司(Tokamak Energy)的罗德•贝特曼(Rod Bateman)说。托卡马克能源也押注于这项技术。“它们太不可靠了。”

在过去的十年里，研究人员已经开发出在金属胶带上沉积超导稀土钡氧化铜(ReBCO)薄层的方法。磁带可以可靠地长时间制造，在10k左右性能最好。但就低温工程而言，“10k比4k容易得多，”圣地亚哥通用原子公司(General Atomics)的磁铁工程师约翰·史密斯(John Smith)说。

ReBCO胶带可以弯曲，但由于是平的，很难缠绕成线圈，Mumgaard说。“你必须停止把它当作一根电线，并要求它做电线能做的事情。“英联邦已经开发了一种由多层胶带缠绕而成的电缆，就像甘蔗糖的条纹一样扭曲。该公司认为，这种电缆可以携带足够的电流，在几米宽的磁铁线圈中产生20特斯拉的磁场，强度是ITER的1.5倍。托卡马克能源公司采用了一种更简单、更紧凑的方法:将线圈平铺在胶带上，一层接着一层，就像一卷透明胶带一样。贝特曼说:“它让缠绕变得简单多了。”

两家公司面临的另一个挑战是供应问题。ReBCO胶带制造商每年总共只生产几百公里，而联邦需要500公里来建造第一块测试磁铁。贝特曼说:“制造商正在疯狂地扩大规模。”“聚变是高温超导体一直等待的市场。”

未来几个月对两家公司来说至关重要。经过多年的建模和实验，沐鸣平台他们两人都在构建测试磁体，以展示一个小型设备所需的20特斯拉磁场。联邦政府正在缠绕一个2.5米高的d型磁铁，比SPARC计划的要小一些。尽管如此，Mumgaard说，当六月份完工时，它将成为有史以来最大的高温超导磁体。

托卡马克能源公司(Tokamak Energy)希望在对一套16个线圈的测试中获得类似的场强。贝特曼说，该公司将在未来几周内开始缠绕磁铁，并希望在年底对其进行测试。如果成功，该公司将着手建造一个示范反应堆ST-F1，计划于2027年建成。

核聚变科学家习惯于看到纸上的设计来来往往。但如果高温超导磁体真的能达到20特斯拉，史密斯说，“这将是对这项技术的非凡声明。”