如果您对文章有更深入的见解与想法，可以联系本文作者：南京市创新投资集团产业研究中心 罗焱曦luoyx@njicg.com

2026年6月4日，采用FRC路线的美国可控核聚变初创企业Helion Energy宣布完成4.65亿美元的G轮融资，投后估值跃升至155亿美元，成为全球估值最高的私营聚变发电公司。Helion Energy本轮融资获得新老顶级资本的入局与加码，也标志着FRC路线正获得越来越多的关注与支持。然而就在20世纪80年代末，FRC差点被主流学界宣判“死刑”，时隔三十余年后，FRC路线俨然绝处逢生，摇身一变成了炙手可热的聚变新军，中美皆涌现出大量初创公司，成为人类探索可控核聚变之路的重要技术路线。

FRC是什么

FRC（Field-Reversed Configuration，中文称场反位形或反场位形）是磁约束核聚变中一种轴对称紧凑环型等离子体位型。FRC的核心特征是在圆柱形/直线型真空室中，先施加一个轴向（纵向）外加磁场，然后通过快速等离子体形成过程（典型如 θ-箍缩/θ-pinch），在等离子体中感应出强大的环向电流；该电流产生的自磁场方向与外加磁场相反，导致等离子体内部的轴向磁场方向被“反转”——这就是“场反（Field-Reversed）”的由来。

典型FRC的形成分四步：1）预电离：向圆柱腔室充入气体，用线圈放电使气体电离，初始磁场被“冻结”在等离子体内；2）磁场反向：θ线圈产生更强的反向轴向磁场；3）磁场重联：在腔室两端，反向磁力线与冻结磁力线重新联结，闭合磁力线形成；4）箍缩平衡：两端磁镜效应使等离子体轴向收缩，达到平衡态——即FRC位形。

FRC装置是基于FRC位型的可控核聚变发电装置，其最核心的结构特征为直线圆柱型腔体，与托卡马克的环型腔体有明显差异。从结构看，FRC装置主要由电源系统、真空室、磁压缩系统、能量回收与转换系统等构成。

Helion的FRC装置示意图

相较于托卡马克路线，FRC路线的优势主要包括高β值、对磁体要求低、装置结构简单、单装置造价较低、迭代更快等。此外，FRC脉冲路线可通过磁感应回收能量，理论电回收率能达90%以上。

表1 FRC与托卡马克路线对比表

FRC的发展历程

FRC这一构想最早源于一位名叫尼古拉斯・C・克里斯托菲洛斯（Nicholas C. Christofilos）的希腊裔美国工程师，1953年在美国 Sherwood 聚变计划内部会议提出构想，1956年在劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）正式落地Astron聚变方案，但是LLNL并未能成功用电子环生成FRC。真正在示波器和探针上抓到FRC，源于美国海军实验室的一次意外实验，当他们在做θ-箍缩时意外造出了FRC这一等离子体构型，并于1959年将他们的发现发布论文。20世纪70年代，FRC被确认为一种独立的等离子体构型，苏联科学家成功实现了对FRC毫秒级约束。20世纪80年代，美苏纷纷加大了对FRC的研究，但沮丧地发现FRC极不稳定，约束时间始终无法突破毫秒级，同期托卡马克研究则一路狂飙，吸走了大部分聚变研究的资金和人才。20世纪80年代末，主流学界基本宣判FRC“死刑”，只剩零星几个研究小组。

转机出现于20世纪90年代，加州大学的Norman Rostoker通过中性束注入高能粒子的方式成功将FRC的稳持时间提升至数十毫秒级，并基于动理学理论和他的学生Michl Binderbauer创办了TAE Technologies。TAE如今已成长为FRC研究的领头羊之一，致力于建造稳态FRC，市场估值超过70亿美元。与此同时，洛斯·阿拉莫斯国家实验室提出将FRC当作燃料靶，用磁内爆压缩在微秒内榨出聚变增益，这就是脉冲FRC路线，后来演变为Helion Energy（2014年创立）的技术底座。

FRC的两条技术路线

FRC的发现源于一次实验意外，其独特构型带来的倾斜模问题成为其需要解决的首要科学问题。FRC天生极不稳定，它就像把一根南北磁极相反的条形磁铁放在一个更大的直线形磁场中，理论上它在完全平行于外部磁场时可以稳定，但只要歪一点点它就会被外部磁力矩“越掰越歪”，直到撞到筒壁上消散掉。因此，FRC的“天然寿命”只有几十微秒，这导致其约束时间极短，聚变三重积难以达到点火条件。

针对FRC这一特点，稳态路线与脉冲路线给出了两种截然不同的解决思路。1）以TAE为代表的稳态路线希望驯服FRC这一匹野马，他们通过中性束注入高能粒子，利用高能粒子的“陀螺刚性”抵抗倾斜力矩。稳态路线能够实现对等离子体的精细操控，TAE目标将FRC的约束时间提升至秒级，达到实现氢硼聚变的条件，从而实现最清洁能量的连续提取。2）以Helion为代表的脉冲路线则选择抢在FRC崩溃前榨出其中的能量，通过两个FRC等离子团在微秒级内加速对撞压缩来达到聚变反应条件，并通过磁重联直接感应发电。脉冲FRC就像一台周期性工作的内燃机，FRC等离子团是燃料靶、加速磁线圈是“火花塞”、对撞聚变是燃烧过程、磁感应回收系统则是“活塞”。脉冲FRC是能量精算师，只要聚变反应能帮助系统实现能量净增益，向外源源不断地输出能量即可，并不在乎聚变反应的持续时间。打个比方，稳态路线追求将扫帚倒立着稳定燃烧，而脉冲路线则更像在不断地划火柴。

从难点来看，稳态FRC难在克服FRC倾斜模这一物理问题，需要使用大量能量去维持FRC的平衡，这对其实现能量净增益提出更高挑战。脉冲FRC则难在耐百万次脉冲寿命的电容、开关等高端电气件，其核心是解决电气相关的工程问题。

表2 稳态FRC与脉冲FRC技术路线对比

FRC的价值链构成

不同于托卡马克装置价值链以超导磁体为主，FRC装置价值链中以电源系统为主，约占总价值量的30%。此外磁压缩系统、真空室、能量回收与转换系统等在FRC装置中也具备较高的价值量。

表3 Helion的工程BOM清单（单位：万美元）

具体来看，电源系统中最核心环节为脉冲电容器与大功率开关。FRC装置中的脉冲电容器要求高储能密度、快充放速度、百万次寿命，需要根据链主需求进行高端定制。大功率开关目前以SiC/IGBT开关为主，要求高阻断电压、快di/dt耐受、百万次寿命。

磁体系统中，FRC装置由于不需要环向超导磁体，磁体使用量较托卡马克装置大幅减少。FRC装置磁体系统主要由轴向场线圈、加速线圈、端控制线圈组成。轴向场线圈负责提供初始直线形磁场，但磁场强度需求通常不到1特斯拉，是否选择超导未来取决于性价比而非刚需。加速脉冲线圈与端控制线圈采用铜导体水冷线圈即可满足要求，未来基本不会考虑使用超导磁体。

FRC装置真空室为直圆筒形，较托卡马克装置加工难度更低。FRC装置由于结构简单，多采用模块化设计，因此可通过周期性更换第一壁方式规避抗中子辐照问题。

此外，稳态路线还额外需要NBI（中性束注入）系统，其充当点火器与稳定剂双重职责，NBI技术壁垒较高且价值占比不低；脉冲路线则不需要NBI。

FRC孕育的投资机会

FRC路线由于其单装置投资较低、迭代速度更快等方面的特点，愈发获得资本市场青睐，同时由于其电气系统的占比较高，也与南京市的传统优势产业兼容性强。当前，国内FRC链主以脉冲路线占绝对主导，代表初创公司包括诺瓦聚变、瀚海聚能等，星能玄光则在同时尝试稳态路线与脉冲路线。FRC链主是整条产业链的绝对核心，在当下FRC技术突破期，链主企业对整条产业链有明显的集聚带动作用。此外，FRC高价值环节主要为电源系统（尤其是高性能电容与开关），可关注初创公司如金屹能源、智瑞捷电气等。

来源：产业研究中心 罗焱曦

审核：薛瑶

发布：尤异