Terra Fusion的磁镜路线：超音速旋转+10特斯拉磁场

图片来源：公开资料

磁镜利用两端增强的磁场，将带电粒子反射回等离子体中心区域。类似的磁镜效应也存在于地球范艾伦辐射带中。

冷战时期，研究人员曾利用两端电磁线圈构造磁镜，希望将高温等离子体约束足够长的时间以实现聚变。但等离子体不稳定以及端部粒子损失等问题限制了这一方案。

马里兰大学的研究人员后来发现，如果让等离子体进行高速旋转，情况可能有所不同。旋转产生的速度剪切能够抑制不稳定性，并减少粒子损失。

2004至2010年，Romero-Talamás等人在马里兰离心实验（Maryland Centrifugal Experiment，MCX）上研究这一方案。他表示，当时仅使用几兆瓦输入功率，就获得了与劳伦斯利弗莫尔国家实验室球形环装置数百兆瓦输入功率下相近的温度结果。

2010年，马里兰大学曾申请资金建设更大的磁镜装置，但未获得支持。直到2020年，Romero-Talamás获得美国能源部高级研究计划局（ARPA-E）520万美元资助，用于建设离心磁镜聚变实验装置CMFX。

CMFX在真空腔中央设置电极，通过电场与磁场的作用驱动氘等离子体高速旋转，速度超过每秒100万米。高速旋转产生离心效应，并通过速度剪切改善等离子体稳定性。

实验结果显示，旋转能够抑制主要不稳定性、减少粒子损失并帮助加热等离子体。在最佳状态下，CMFX的温度、密度和约束时间分别达到热核聚变所需水平的大约十分之一。

这距离实现聚变仍有明显差距，但对该概念而言，实验结果的重要性在于：装置基本实现了设计目标。

2024年，Romero-Talamás离开大学并创立Terra Fusion。

Terra Fusion下一阶段的目标是建设TFEC-1概念验证装置，采用10特斯拉磁体，并将导体工作电压提高到CMFX的10倍。

与部分采用最新高温超导材料的路线不同，Terra Fusion计划使用需要接近绝对零度冷却的传统超导磁体。公司认为，这类技术更加成熟，供应商范围更广，也有望降低成本。

如果TFEC-1能够达到预期目标，下一步将是建设生产原型机。Terra Fusion最终希望在2030年代中期推出功率最高约100兆瓦的小型模块化聚变装置，面向数据中心、货船和航天器等应用。

不过，从CMFX到商业反应堆之间仍存在明显的工程和物理挑战。

对于Terra Fusion而言，当前最重要的仍不是证明磁镜已经能够发电，而是验证：高速旋转磁镜能否从实验室中的物理原理，进一步走向可放大的聚变系统。

Terra Fusion并不是目前唯一重新探索磁镜路线的公司。

• 美国的Realta Fusion，源自威斯康星大学麦迪逊分校WHAM项目；

  
  

• 印度的ASPL Fusion，2025年8月成立，技术路线是直线型磁镜里的气体动态阱（Gas Dynamic Trap, GDT）——源自布德克尔研究所（BINP）的GDT装置，和 WHAM 同属“轴对称磁镜”家族。近期规划侧重于医用同位素生产。

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• 瑞典的Novatron Fusion Group，2019年从皇家理工学院（KTH）分拆成立，主打稳定的镜式聚变概念，靠独特的磁场几何（凹面磁场+对称约束结构）从设计上压制等离子体不稳定性，宣称由此降低聚变电站的建设与运维成本。

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• 中国竞界聚能，走星联磁镜(SteLinkMirror)路线，属于磁镜家族，但走的是磁镜 + 仿星器混合路线。

值得一提的是，WHAM采用高温超导磁体，可产生17特斯拉磁场。由于更强的磁场承担了主要约束任务，WHAM只需要让等离子体进行足够的旋转以避免不稳定性，因此Realta不需要像Terra Fusion一样，将电极置于等离子体核心区域。

这也反映出两种磁镜方案之间的工程取舍：Terra Fusion依赖高速旋转来强化约束，而Realta则更多依靠高磁场降低对旋转的要求。

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