仿星器(Stellarator)是一种利用外部三维扭曲线圈产生复杂磁场,约束高温等离子体以实现受控核聚变的磁约束装置,与托卡马克并列为当今两大主流磁约束聚变技术路线。仿星器通过模仿恒星内部核聚变反应,将氘、氚等氢同位素加热至数千万摄氏度形成等离子体并稳定约束,使其发生聚变反应以释放能量,是未来实现商业化稳态聚变发电的核心技术方案,主要应用于基础核聚变物理研究、聚变堆原型验证及未来清洁电力供应领域。
仿星器的核心原理是通过非平面、螺旋扭曲的外部线圈组合,生成具备旋转变换特性的闭合磁场位形,将高温等离子体限制在环形真空腔体内。其核心特点为天然稳态运行,磁场完全由外部线圈产生,无需依赖等离子体内部电流,从原理上规避等离子体破裂风险,同时具备运行稳定性高、安全性强、适合长时间连续工作等优势;但因磁场结构复杂、三维线圈制造精度要求极高、工程难度大、成本高,长期处于技术研发与验证阶段。
随着全球清洁能源需求增长与核聚变技术迭代,仿星器正从实验室验证迈向工程化与商业化探索阶段。当前技术发展聚焦于准对称磁场优化、高温超导磁体应用、三维线圈模块化制造三大方向,通过精密磁场设计降低等离子体能量损失、依托高温超导材料提升磁场强度并简化装置结构、借助AI与先进制造技术攻克工程制造瓶颈,逐步实现约束性能提升、装置成本下降与规模化落地。在技术研发持续突破的推动下,全球仿星器相关专利与实验成果稳步增长。2025年以来,德国W7-X仿星器多次刷新聚变关键指标,实现43秒聚变三重积稳定运行、等离子体温度达4000万摄氏度,在长脉冲尺度下性能超越托卡马克装置;日本完成全球首次仿星器高温超导磁体全功能测试,验证工程化可行性;中国CFQS-T测试平台成功实现准环对称磁场位形,填补国内三维模块化磁体技术空白。
新思界发布的
《2026年全球及中国仿星器产业深度研究报告》显示,全球仿星器已形成“科研机构主导、商业企业加速布局”的产业格局。科研层面,德国马克斯.普朗克等离子体物理研究所运营全球最大、最先进的W7-X装置;美国普林斯顿等离子体物理实验室、日本国立核聚变科学研究所(LHD装置)、中国西南交通大学与核工业西南物理研究院(CFQS项目)为核心研究力量。商业化层面,德国Proxima Fusion、美国Type One Energy、日本Helical Fusion等企业加速推进;中国已涌现鸿鹄聚变、岩超聚能等初创公司,其中岩超聚能建成国内首条仿星器三维超导磁体产线,鸿鹄聚变聚焦高温超导仿星器研发。
新思界
行业分析人士表示,仿星器凭借稳态运行、本质安全的核心优势,成为托卡马克之外最具潜力的聚变技术路线。随着高温超导、AI优化、精密制造等技术赋能,仿星器工程化瓶颈正逐步破解,长脉冲性能持续逼近甚至超越托卡马克。未来,仿星器将朝着高磁场、模块化、低成本、商业化方向发展,在全球聚变能源竞赛中加速突破,为2030—2040年实现聚变发电示范、构建零碳能源体系提供关键技术支撑。
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