- Commonwealth Fusion Systems hat den ersten Magneten für seinen SPARC-Fusionsreaktor installiert, den ersten von insgesamt 18 Hochtemperatur-Supraleitern.
- Das Unternehmen arbeitet mit Nvidia und Siemens zusammen, um mithilfe von KI und fortschrittlicher industrieller Simulation einen digitalen Zwilling des Reaktors zu erstellen.
- CFS hat fast 3.000 Milliarden Dollar eingesammelt, darunter eine Finanzierungsrunde über 863 Millionen Dollar unter der Führung von Technologiegiganten wie Google und Nvidia.
- Der SPARC-Demonstrator soll 2027 den Betrieb aufnehmen und den Weg für das kommerzielle ARC-Kraftwerk ebnen, das für Anfang der 2030er Jahre geplant ist.
Das amerikanische Unternehmen Commonwealth Fusion Systems (CFS), einer der prominentesten privaten Akteure im Wettlauf um die Kernfusion, hat einen wichtigen Schritt unternommen in Richtung Installieren Sie den ersten Magneten Ihres Demonstrationsreaktors. SPARCDieser Meilenstein wurde während der CES 2026 in Las Vegas und festigt das Unternehmen als eines der fortschrittlichsten Fusionsprojekte auf internationaler Ebene.
Das Projekt zielt darauf ab, zu zeigen, dass es möglich ist, Bei der Fusionsreaktion wird mehr Energie freigesetzt, als in das Plasma eingeleitet wird.Etwas, das die Branche seit Jahrzehnten anstrebt. Wenn CFS seinen Fahrplan umsetzt, SPARC wird die Tür zu seiner ersten Gewerbeetage, genannt ARC, öffnen., dessen Ziel ist Bis Anfang der 2030er Jahre emissionsfreien Strom in das Netz einspeisen.
Ein Magnet, der eine Miniatursonne einschließen kann
Die installierte Komponente ist die erste der 18 Toroidalfeldmagnete Dadurch entsteht die charakteristische ringförmige Bauform des SPARC-Reaktors, einer Gerätetyp, der als TokamakDiese D-förmigen Magnete erzeugen ein extrem intensives Magnetfeld. um das überhitzte Plasma einzuschließen und zu komprimieren, die Mischung geladener Teilchen, in der die Fusion stattfindet.
Jeder dieser Hochtemperatur-Supraleitermagnete Es wiegt etwa 24 Tonnen. und ist in der Lage, ein Magnetfeld von bis zu 20 Tesla zu erzeugen.etwa 13-mal stärker als ein typisches MRT-Bild aus einem Krankenhaus. Laut dem Mitbegründer und CEO von CFS, Bob MumgaardEs handelt sich um einen Magneten, „mit dem man theoretisch einen Flugzeugträger anheben könnte“, was Ihnen eine Vorstellung von seiner Kraft gibt.
Um diese Intensität zu erreichen, müssen die Magnete auf etwa -253 °Cdamit sie können um Ströme von mehr als 30.000 Ampere sicher und verlustfrei zu leitenUnterdessen erreicht das Plasma im Inneren des Toroids Temperaturen von über 100 Millionen Grad Celsiusheißer als das Innere der Sonne, obwohl es in einem relativ kompakten Volumen enthalten ist.
Die Magnete ruhen auf einem riesigen Edelstahlring von etwa 75 Tonnen y mit einem Durchmesser von 24 Fuß (ungefähr 7,3 Metern), bekannt als KryostatDie Anlage wurde im vergangenen März in den Einrichtungen von CFS in Massachusetts installiert. Das Unternehmen plant, Die restlichen 17 Magnete nach und nach hinzufügen und alle an ihrem Platz platzieren. vor Ende des Sommers, in einem Montageprozess, den das Unternehmen selbst als ein „Peng, Peng, Peng“ aufeinanderfolgender Meilensteine beschreibt.
Die Rolle von Hochtemperatur-Supraleitern
Der wichtigste technologische Unterschied zwischen CFS und früheren Tokamak-Generationen liegt in der Verwendung von Hochtemperatur-Supraleitermagnete (HTS)Diese Materialien ermöglichen den verlustfreien Transport sehr hoher Ströme und die Beständigkeit gegenüber stärkeren Magnetfeldern in einem kleineren Volumen, wodurch die Konstruktion eines Reaktors möglich wird. kompakter und potenziell günstiger als traditionelle große öffentliche Projekte.
Während Anlagen wie ITER in Europa auf konventionelle supraleitende Magnete angewiesen sind, verwendet CFS HTS-Materialbänder Dies ermöglicht den Bau kleinerer, aber leistungsstärkerer Spulen. Diese Größenreduzierung ist grundlegend für den Erfolg der ersten Fusionskraftwerke. wirtschaftlich rentabel und konzentrieren Sie sich nicht nur auf kostenintensive wissenschaftliche Experimente.
Das Unternehmen betont, dass die Installation des ersten Magneten nicht nur die Technologie, sondern auch ihre industrielle Leistungsfähigkeit bestätigt. Der Übergang von Laborprototypen zu Massenproduktion von HTS-Magneten Dies stellt einen bedeutenden Reifesprung dar, insbesondere im Hinblick auf die zukünftige ARC-Anlage, die eine Replikation und Skalierung dieser Komponenten nach industriellen Kriterien erfordern wird.
Tatsächlich wendet CFS bereits fortschrittliche digitale Entwicklungswerkzeuge in seinen Magnetfabrik in Devens (Massachusetts)Dort optimiert das Unternehmen Fertigungs- und Montageprozesse mithilfe von Industriesoftware und Datenanalyse. Diesen Ansatz will es nun mit Unterstützung von Siemens und Nvidia weiterentwickeln.
Digitaler Zwilling: Verschmelzung von KI, Simulation und Hardware
Zusätzlich zu den konkreten Fortschritten bei SPARC hat CFS eine strategische Allianz mit Nvidia y Siemens um eine digitaler Zwilling des Reaktors. Es handelt sich um eine hochpräzise virtuelle Nachbildung, die Konstruktionsdaten, klassische physikalische Modelle und Werkzeuge integriert. künstliche Intelligenz, um das Verhalten der Maschine so realitätsnah wie möglich nachzubilden.
In der Praxis wird uns der digitale Zwilling Folgendes ermöglichen: Simulationen, Hypothesentests und Parameteranpassungen in der virtuellen Umgebung, bevor sie auf die reale Hardware übertragen werden. Die Idee ist, dass Ingenieure jahrelange manuelle Experimente in nur wenigen Schritten komprimieren können. wochenlange digitale OptimierungRisiken reduzieren und den Zeitplan für den Anschluss des Fusionsprojekts an das Stromnetz beschleunigen.
Für den Engineering- und Datenmanagementbereich wird CFS das Paket verwenden. Siemens Xceleratordazu gehören beispielsweise Werkzeuge NX für fortschrittliches Design und Teamcenter für das Produktlebenszyklusmanagement (PLM). Mit diesen Lösungen generiert, katalogisiert und verarbeitet das Unternehmen Reaktorkonstruktionen und -baugruppen, die anschließend in Simulationsworkflows integriert werden.
Diese Daten werden anschließend in die Plattform integriert. Nvidia Omniverse, basierend auf dem Standard OpenUSDZiel ist es, Konstruktionsmodelle mit traditionellen physikalischen Simulationen und KI-gestützten Modellen zu verschmelzen. Dadurch soll eine einheitliche Umgebung entstehen, die Echtzeitvergleiche ermöglicht. experimentelle Messungen von SPARC mit den Ergebnissen des digitalen Zwillings und die Bedienung im laufenden Betrieb anpassen.
KI soll SPARCs Sprung zum ARC-Kraftwerk beschleunigen
Wie Mumgaard erläuterte, haben sich der digitale Zwilling und die Werkzeuge für maschinelles Lernen von gelegentlicher Unterstützung im Designprozess zu einem zentralen Bestandteil des Projekts entwickelt. Die bisher von CFS verwendeten isolierten Simulationen werden nun in ein System umgewandelt. ständig mit der physischen Maschine verbunden, die sich mit jeder neuen Messung und jeder experimentellen Kampagne weiterentwickelt.
Das Unternehmen auch Es arbeitet mit Google DeepMind und anderen KI-Plattformen zusammen, um alles von der Plasmasteuerung bis hin zur Konstruktion von Materialien und Bauteilen zu optimieren. Extremen Bedingungen ausgesetzt. Bei diesem Ansatz fungiert DeepMind als eine Art intelligenter Kopilot, und der von Omniverse unterstützte digitale Zwilling stellt jenes „virtuelle Flugzeug“ dar, an dem Manöver getestet werden, bevor sie im realen Flugzeug ausgeführt werden.
Dieser Ansatz passt zu einem breiteren Trend im Fusionssektor und, allgemeiner, in komplexen Branchen: KI und Simulationen nutzen, um drastische Verkürzung der Entwicklungs- und TestzyklenIn einem Bericht aus dem Jahr 2024, der den Stand der Forschung auf diesem Gebiet untersuchte, wurde festgestellt, dass diese Werkzeuge den traditionellen Prozess des „jahrzehntelangen Bauens von Maschinen und Testens von Ideen“ auf deutlich überschaubarere Zeiträume verkürzen können.
Im Industriesektor hebt Siemens die Kombination aus realen Fertigungsdaten, KI und durchgängigen digitalen Arbeitsabläufen hervor. Dadurch entfällt viel Intuition und das Ausprobieren nach dem Prinzip von Versuch und Irrtum. typisch für hochkomplexe ProjekteFür CFS könnte dies einen kürzeren Weg vom SPARC-Prototyp bis zum kommerziellen Betrieb des ARC-Kraftwerks bedeuten.
Finanzierung, Stromabnahmeverträge und globaler Wettlauf
All diese technologischen Entwicklungen erfordern beträchtliche Investitionen. Seit ihrer Gründung im Jahr 2018 als MIT-AusgründungCommonwealth Fusion Systems hat fast 3.000 Millionen DollarAllein in der jüngsten Series-B2-Finanzierungsrunde sammelte das Unternehmen rund 863 Milliarden, unter Beteiligung von Technologiegiganten wie Nvidia, Google, Fonds, die mit Bill Gates und Dutzende anderer institutioneller Anleger.
Das Unternehmen hat außerdem einige der größere Fusionsstromabnahmeverträge Bisher angekündigte Maßnahmen. Darunter ein Vertrag mit Google zur Übernahme 200 Megawatt von künftigen CFS-Anlagen sowie einer Vereinbarung im Wert von rund 1.000 Millionen Dollar mit dem italienischen Energieunternehmen Eni, eine der aktivsten europäischen Gruppen bei der Beobachtung dieser Technologien.
Diese langfristigen Verpflichtungen deuten auf ein wachsendes Interesse von großen Stromverbrauchern hin, insbesondere Rechenzentren und KI-bezogene UnternehmenUnternehmen, die nach stabilen, emissionsfreien Stromquellen suchen, um ihre Expansion zu unterstützen, sehen in Europa die Möglichkeit, ab den 2030er Jahren ausgereifte Fusionskraftwerke zur Verfügung zu haben, als potenzielle Ergänzung zum Ausbau erneuerbarer Energien und Verbindungsnetze.
Gleichzeitig konkurriert CFS mit anderen privaten und öffentlichen Projekten in den Vereinigten Staaten, Großbritannien und anderen Regionen. Startups wie beispielsweise Helion oder die Briten Tokamak-Energiesowie Initiativen, die mit großen Industriegruppen verbunden sind, entwickeln ihre eigenen Reaktorkonzepte und integrieren in vielen Fällen auch digitale Zwillinge auf Basis der Nvidia-Technologie.
Trotz dieses Wettbewerbs hat sich CFS als einer der wichtigsten Akteure positioniert. besser finanziert und mit einem klareren Zeitplan hin zu einer kommerziellen Anlage. Das Engagement für einen kompakten Tokamak mit HTS-Magneten und einer leistungsstarken digitalen Ebene positioniert das Projekt relevant im globalen Fusionsökosystem, mit klaren Auswirkungen auf die Stromversorgung sowohl in den Vereinigten Staaten als auch mittelfristig in Europa.
Wenn die Prognosen des Unternehmens zutreffen, könnte SPARC mit der Plasmaproduktion beginnen und einen Nettoenergiegewinn nachweisen. 2027, wodurch der Weg für die Pflanze geebnet wurde BOGEN, ursprünglich in Virginia geplant und darauf ausgerichtet, einen Beitrag in der Größenordnung von 400 Megawatt zum Netzwerk in den frühen 2030er Jahren. Ein Szenario, in dem die Fusion nicht mehr „immer etwas ist, das 30 Jahre in der Zukunft liegt“, sondern zu einer konkrete Option des Energiemixes, insbesondere attraktiv für ein europäisches Stromsystem, das zunehmend höhere Anforderungen an Dekarbonisierung und Stabilität stellt.
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