三家齐突破！美国 DOE 聚变里程碑计划，激光 / 脉冲功率 / AI 全路线提速商业化
◎下一代核能2026年10月14日 15:29
美国DOE聚变里程碑计划下Xcimer Energy获最高3050万美元新增资助推进准分子激光工程化、Zap Energy两项脉冲电容器里程碑获批夯实Z箍缩核心部件、CFS牵头创世纪任务以AI数字孪生优化SPARC托卡马克运营，三家分别从激光、脉冲功率与AI路线提速商业化。
近日（2026 年 10 月 13 日），里程碑式聚变发展计划再传集中进展：Xcimer Energy、Zap Energy、Commonwealth Fusion Systems（CFS）三家企业先后公布关键节点成果，覆盖惯性约束、Z 箍缩、磁约束三大技术路线，从核心部件、系统架构到智能化运营全面落地。2023 年美国能源部（DOE）启动的里程碑式聚变发展计划，曾被视作撬动全球聚变商业化的关键杠杆 —— 遴选出 8 家私营聚变企业，以 “节点验证、分批资助” 的公私合营模式，目标 5~10 年内完成示范电站设计并攻克核心技术难题。Xcimer Energy：锁定 3050 万美元新增资助，准分子激光迈入工程化阶段
作为 DOE 里程碑计划中仅有的两家惯性约束聚变（ICF）企业之一，Xcimer Energy 近期正式敲定最高3050 万美元的新增里程碑资助。资金将在公司完成并通过独立第三方验证约定的技术与商业化目标后分批到位，核心支撑其准分子激光聚变系统的产业化开发。与传统惯性聚变依赖大量固体激光器、昂贵光学元件的路线不同，Xcimer 走了一条差异化的低成本路径：采用高性价比的气体激光器、长寿命气体光学元件，搭配双光束线构型，能够以更低的单位成本重复输出兆焦级激光能量。公司创始人兼 CEO Conner Galloway 表示：“我们已经从‘证明物理可行性’阶段，正式迈入‘构建工业级技术、落地聚变商业化’的新阶段。这笔新增里程碑资金将进一步加速这一进程，同时将大部分投资与风险保留在私营部门。”2026 年以来，Xcimer 已接连兑现多个核心节点：6 月，Phoenix 原型系统正式投运，是目前全球最大的私营激光系统，完整验证了准分子激光与气体光学架构的核心技术逻辑；同月，其商业电站方案Athena的预概念设计与技术路线图，正式通过 DOE 里程碑审核。按照公司规划，这套准分子激光聚变系统目标在2030 年代中期实现并网发电。
Zap Energy：两项脉冲电容器里程碑获批，Z 箍缩路线夯实核心部件
与传统约束路线不同，Zap Energy 专注的剪切流稳定 Z 箍缩技术，是 DOE 里程碑计划中仅有的两个 “创新型聚变方案” 之一。其原理是利用脉冲电流压缩约 50 厘米长的等离子体柱，通过精准控制的轴向流动稳定箍缩效应，达到聚变所需的高温与高压。近期，DOE 正式批准该公司两项脉冲功率电容器开发里程碑，标志着 Z 箍缩路线的核心支撑技术取得工程化突破：电站级长寿命脉冲电容器：额定电压 35kV，主动冷却设计，峰值电流可达 50000 安培，设计寿命长达60 亿次脉冲。采用自愈式金属化聚丙烯薄膜，降解过程平缓而非突发失效；同时在每个绕组内串联多段电容单元，使薄膜仅承受端电压的一小部分，大幅提升长期运行可靠性。全自研原型电容器：紧凑型环氧灌封设计，重量仅 2.8 磅（约 1.27kg），沿用上述多段绕组技术方案。该原型由 Zap Energy 全流程自主研发、组装与测试，在 8kV 电压、7000 安培以上电流下完成数百次循环测试，全程电容值波动不超过0.25%。Zap Energy CEO Zabrina Johal 指出：“商业化聚变不止是实现聚变条件，更需要聚变堆周边技术能够可靠、重复地在电站级规模运行。脉冲功率就是其中一项关键使能技术。这些里程碑既验证了商用聚变堆所需的长寿命、高重复频率系统，也在美国本土搭建了规模化量产的制造能力。”
Commonwealth Fusion Systems：牵头 DOE “创世纪任务”，AI 数字孪生赋能托卡马克
作为磁约束托卡马克路线的标杆企业，CFS 是 DOE 里程碑计划中最受关注的私营聚变开发商之一。近日 DOE 正式宣布，选定 CFS 作为唯一一家私营企业，牵头政府**“创世纪任务”（Genesis Mission）** 中的核心项目，将人工智能技术深度应用于聚变能源生产、科研与国家安全领域。该项目聚焦开发AI 驱动的数字孪生平台，用于优化 CFS 旗下 SPARC 原型聚变堆的运营。SPARC 目前正在马萨诸塞州德文斯组装，目标是实现全球首个具备商业价值的净能量增益聚变演示，为后续 ARC 商业聚变电站的建设与优化铺路。项目将依托 DOE 超算资源处理海量聚变数据，强化 AI 算法，并升级数字孪生可视化能力 —— 相关技术前期已由 CFS 联合英伟达、西门子启动开发。具体建设内容包括：构建 AI 数字孪生所需的训练数据集与 AI 代理模型；训练强化学习与智能体 AI 模型，打造 SPARC 运营的 AI 副驾驶；CFS 方面表示，AI 数字孪生将实现 SPARC 控制室的快速迭代，从整体上加快聚变商业化的部署节奏。公司联合创始人兼首席科学官 Brandon Sorbom 称：“该项目将把美国聚变界数十年的研发成果，转化为加速 SPARC 运营的实用工具。公私领域的 AI 与聚变顶尖团队携手，能够整合全美数十年的研究积累，攻克聚变行业的一系列核心挑战。”