- nT-Tao 引入 50 兆瓦脉冲电源系统以支持核聚变测试。
- 系统需精确控制以应对等离子体特性变化。
- 新系统可将功率负载分布到 50 个模块上。
- 该技术旨在推动核聚变系统商业化进程。
紧凑核聚变公司 nT-Tao 已将一个 50 兆瓦的脉冲电力子系统投入使用，该硬件为公司的 C3 原型机提供高能量脉冲，旨在测试密集等离子体环境中的磁约束。此次安装标志着迈向超越 150 万摄氏度的关键一步，这是该平台迄今记录的最高热基准。向离子化气体注入大量电流会引发严重的电路不稳定性。在每次脉冲过程中，等离子体的内部电气特性会在毫秒内发生波动，这些快速变化改变了等离子体和传输硬件的电阻抗。
nT-Tao 在新闻稿中指出："电力的控制必须非常精确，因为系统和等离子体的电气特性在每次脉冲期间迅速变化。"如果供电未能立即匹配这些变化，电共振将会失效，气体会将能量反射回驱动电路。为了防止这种损失，nT-Tao 将 50 兆瓦单元与专有的实时非线性控制系统配对。
精确控制电力供应的重要性
控制器在脉冲期间跟踪电路变化，并持续更新操作参数。这种主动调整保持了放电过程中的共振，确保在快速变化的条件下将最大能量传输到等离子体核心。首席技术官兼联合创始人 Boaz Weinfeld 指出，产生 50 兆瓦的电力相对简单，与实时协调 50 个独立模块的任务相比，主要的工程成就就在于强迫多个单元作为一个同步电路运作。这个物理电源扩展了公司的模块化能源发电架构（Modular Energy Generator Architecture，简称 MEGA），该设置将功率负载分布到 50 个称为电力电子发电机（Power
Electronic Generators，简称 PEGs）的紧凑单元上，而不是依赖单一大型电源。每个 PEG 产生约 1 兆瓦的输出。技术人员将这些发电机分组为十个并联分支，每个分支上有五个并行连接的模块。
完整的网络在 50 赫兹至 2,000 赫兹之间的开关频率下运行。nT-Tao 补充道："这代表着相较于早期一代将 12 个 PEG 集成到大约 10 兆瓦系统中的约五倍增长。"使用 1 兆瓦模块具有实际的制造和操作优势。技术人员可以根据特定的电路要求以串联或并联的方式连接模块。根据 Weinfeld 的说法，无法大规模生产的核聚变系统将在商业上失败。标准化、可重复的模块保持物理占地面积紧凑，并允许在不重新设计核心硬件的情况下增长产能。
推动核聚变商业化的策略
50 兆瓦的电力供应支持了一项更广泛的策略，旨在将等离子体物理理论转化为可行的紧凑反应堆硬件。
该机器的组装花费了两个月，并于 1 月达到操作状态，开始发射初始的等离子体脉冲。这一测试平台随后进行了早期的实验系列，C2-A 机器记录的等离子体温度约为 100 电子伏特，约为 10^6 摄氏度。通过将模块化电力电子技术与高速非线性控制相结合，团队已建立了推动等离子体超越早期里程碑以达到商业反应堆温度所需的电力驱动。"50 个 PEG 和实时控制器共同形成了旨在以精确控制的脉冲向等离子体提供大量能量的电力架构子系统，使 nT-Tao 更接近其迈向商业可行的紧凑核聚变系统的下一个温度里程碑。"
公司如此总结道。
项目 规格 系统功率 50 兆瓦 每个 PEG 输出 约 1 兆瓦 开关频率范围 50-2,000 赫兹
模块化电力系统的商业潜力
nT-Tao 的新型 50 兆瓦脉冲电源系统展示了模块化设计在核聚变研究中的潜力。通过将功率分布到多个独立模块，该系统不仅提高了能量输出效率，还加强了对等离子体特性的适应能力。这种灵活性对于未来核聚变技术的商业化至关重要，因为它能够在不改变核心硬件的情况下，根据需求调整产能。随着技术的进步，这种模块化架构可能成为核聚变发电的主要解决方案。