Proxima 聚變：挑戰不可能任務，星狀器設計競逐聚變電廠前景
The 'dumb machine' promising a clean energy breakthrough
作者: Ben Morris | 時間: Mon, 20 Apr 2026 23:09:41 GMT | 來源: BBC
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弗朗西斯科·西奧爾蒂諾（Proxima Fusion 共同創辦人兼執行長）表示：「我記得有幾個人曾說，Proxima 現在的處境是不可能實現的。」
被指試圖完成不可能之事，對於在全球從事核聚變專案的科學家和工程師來說並不罕見。
畢竟，他們試圖在地球上再現驅動太陽運作的反應。
若成功，將意味著大量、便宜且無碳排放的電力。但挑戰極大，且一座運作的發電廠仍遙不可及。
聚變是將氫原子核結合在一起，會釋放出巨大能量的過程。
在太陽上，巨大的重力幫助維持反應進行。
要在地球維持聚變，需要極高的溫度，是太陽上溫度的多倍。
因此，燃料（通常是氫的同位素氚和氘的組合）會被加熱，直到變成燃燒的等離子體，接著必須控制並操作它以引發聚變。
這有數種方法，而德國的 Proxima Fusion 正在嘗試一種被認為很困難的方法，甚至以聚變產業極端嚴格的标准來看也是如此。
聚變常見做法是建造托卡馬克。這是一種甜甜圈形狀的裝置，利用強大的磁鐵來約束等離子體。
但總部位於慕尼黑的 Proxima 正在開發星狀器。它也使用磁鐵來操作等離子體，但反應容器形狀更複雜，有扭曲和轉折，使製造困難得多且昂貴。
那為何要走上這條痛苦的途徑？
西奧爾蒂諾表示，若設計可行，星狀器的扭曲轉折使得燃燒的等離子體比競爭對手托卡馬克設計更容控制。
當比較兩種系統時，他表示托卡馬克是「怪物」，而星狀器則是「小貓」。
「星狀器是客觀上設計很難、客觀上建造很難的東西。但如果你做成功，它就是一台愚笨的機器……就像微波爐一樣，」西奧爾蒂諾說。
Proxima 的這台「愚笨機器」將是一部名為 Alpha 的星狀器。它將借鑒德國馬克斯·普朗克研究所等離子體物理研究所多年來的工作及其星狀器 W7-X。
Alpha 的目標是產生多於運轉所需能量，所得經驗正協助設計更先進的裝置——聚變電廠，名為 Stellaris。
但首先，Alpha 需要大量投資，目前正在籌集中。Proxima 最近贏得巴伐利亞州 4 億歐元（約 3.4 億鎊；4.6 億美元），並向聯邦政府申請超過 10 億美元的資金——預計明年將有決定。
Proxima 正在與其他開發聚變技術的團體競賽——根據代表聚變產業並追蹤發展的聚變產業協會（FIA）的數據，共有 53 組。
一項採用托卡馬克方法的项目是位於英國的 Step（用於能源生產的球形托卡馬克）。
在英國政府支持下，計劃在約克郡西布爾頓原燃煤電廠遺址建造原型電廠。
「托卡馬克擁有數十年累積的深厚實驗基礎優勢。它們已展示出更接近聚變電廠需求的等離子體性能，包括使用聚變燃料運作，」Step 組織績效主管瑞安·拉姆齊（Ryan Ramsey）說，他曾是核潛艇 HMS Turbulent 的艦長。
在此類聚變中，昂貴且強大的磁鐵應相對簡單易於建造。
「它們 [托卡馬克] 享有相對簡單的磁幾何學優勢，線圈更少且更規則。這對可製造性、可維護性和成本有實際影響，」拉姆齊說。
西奧爾蒂諾很清楚 Proxima 面臨的挑戰。他因 Proxima 是否能夠以足夠速度和成本製造出形狀複雜的磁鐵，使其星狀器成為經濟上可行的提案，而「寢食難安」。
「我們製造的第一個磁鐵會非常複雜且昂貴。但我們能否製造得比人們預期的更快，並降低成本的？」西奧爾蒂諾問道。
有利於他們的有德國的製造業專業知識。例如，西奧爾蒂諾提到令人印象深刻的工作者數量，能操作 CNC 機床——一種電腦控制的機床工具，可切割、雕刻或成形包括木材、金屬或塑膠在內的材料。
西奧爾蒂諾估計德國有 55 萬 CNC 技工，而全美僅有 35 萬。
這對 Proxima 至關重要，因為其磁鐵使用一種非常昂貴的鋼，需要高精度加工。
西奧爾蒂諾認為，在保持高準度的同時，加快發展步伐至關重要。
W7-X 用了超過十年才運作——他希望 Alpha 能在三分之一的時間內運作。
因此原型磁線圈正在建造中，計劃明年測試。
據 Proxima 表示，其扭曲幾何形狀使其成為世界上最複雜的磁鐵之一。
測試完成後，Proxima 將建造 40 個更多磁線圈用於其 Alpha 機器。
為此，磁鐵工廠正在建造初期。
「2028 年、2029 年，我們需要能夠以瘋狂、瘋狂的速度製造磁鐵，」西奧爾蒂諾說。
工作不僅在德國。西奧爾蒂諾表示，全歐洲有關鍵供應商，這意味著歐洲可能處於未來聚變產業的最前沿。
「我們 [歐洲人] 錯過了數位浪潮，對吧？但事實證明，我們仍有受訓於製造業的人員，」他說道。
在 Step，拉姆齊強調聚變產業早已超越物理實驗。
「目前聚變有真正的動量，這應被視為優勢而非分歧點。這不是單一路徑的競賽，而是探索不同權衡的一套方法。現在真正問題不在於哪個概念最有趣，而在於哪個能可靠地交付電廠。"