核融合競賽：Proxima Fusion 挑戰不可能任務，德國與英國技術路線之辯
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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核融合競賽：Proxima Fusion 挑戰不可能任務，德國與英國技術路線之辯
摘要：核融合技術旨在重現太陽反應，以獲取便宜且零排放的能源。全球多個團隊正競爭此技術，德國 Proxima Fusion 與英國 Step 代表兩種不同設計路線：施特拉羅拉與托卡馬克。執行長西奧爾蒂諾指出，施特拉羅拉雖難於設計與建造，但運作時更穩定，類似微波爐般簡單。德國擁有龐大 CNC 技工，有助於克服製造複雜磁鐵的挑戰。英國 Step 則利用托卡馬克成熟的實驗基礎與簡單磁鐵結構。兩者競賽誰能最快投入商轉，開發核融合發電廠將徹底改變人類能源結構。
弗朗切斯科·西奧爾蒂諾（Proxima Fusion 的共同創辦人兼執行長）表示：「我記得有幾個人說過，現在 Proxima 所在的這個地方是不可能的。」
在全球致力於核融合項目的科學家與工程師被指責試圖完成不可能任務並非罕見。畢竟，他們正試圖在地球重現驅動太陽的反應。成功意味著豐富、便宜且無排放的電力。但挑戰令人卻步，而運轉中的發電廠仍遙不可及。
核融合是將氫原子核融合在一起的過程，此過程會釋放出大量能量。在太陽上，巨大的引力有助於保持反應進行。為了在地球上維持核融合，需要極高的溫度——遠遠超過太陽上的溫度。因此，燃料（通常是氫的同位素氚和重氫的組合）會被加熱成燃燒般的等離子體，然後必須加以控制與操控以引發核融合。
有數種方法可以做到這一點，而德國的 Proxima Fusion 正嘗試其中一種被認為極具困難的方法，即便在核融合產業極端標準下亦然。核融合的常見方法是建造托卡馬克（tokamak）。這是一種甜甜圈形狀的裝置，利用強力磁鐵來封鎖等離子體。
但位於慕尼黑的 Proxima 正在開發施特拉羅拉（stellarator）。它也使用磁鐵來操控等離子體，但反應容器的形狀更複雜，有扭轉和彎折，使得建造更加困難且昂貴。那麼為什麼要走這條彎曲的道路呢？
根據西奧爾蒂諾的說法，如果設計可行，施特拉羅拉的扭轉和彎折使燃燒般高溫的等離子體比競爭對手托卡馬克設計更容易控制。比較這兩種系統時，他說托卡馬克像「怪物」，而施特拉羅拉則像「小貓」。
「施特拉羅拉是客觀上非常難設計、客觀上非常難製造的東西。但如果你能做到，它就是一個傻瓜機器……就像微波爐，」西奧爾蒂諾說。
Proxima 的這部「傻瓜機器」將是一部名為 Alpha 的施特拉羅拉。它將借鑒德國馬克斯·普朗克電漿物理研究所及其施特拉羅拉 W7-X 的幾十年工作成果。Alpha 的目標是產生比運行它所需的能量更多的能量，所學到的教訓有助於設計更先進的設備——一座名為 Stellaris 的核融合發電廠。
但首先，Alpha 需要大量投資，目前正集資中。Proxima 最近從巴伐利亞州獲得了 4 億歐元（約 3.4 億英鎊、4.6 億美元）的資金，正爭取聯邦政府超過 10 億美元的資金，預計明年會有決定。
Proxima 正與其他開發核融合技術的團體競賽——根據核融合產業協會（FIA）的統計共有 53 個團體，該協會代表核融合產業並追蹤相關發展。一個使用托卡馬克方法的项目是由英國的 Step（能量生產球形托卡馬克）所進行。
在英國政府支持下，計劃在約克郡西布爾頓（West Burton）一座前燃煤發電廠的場地上建造原型發電廠。英國核融合能源組織（Step）組織績效主管 Ryan Ramsey 說：「托卡馬克具有優勢，那就是幾十年建立的深厚實驗基礎。它們已經展示了更接近核融合發電廠所需的等離子性能，包括使用核融合燃料運行。」
在這種核融合中，昂貴且強力的磁鐵應該相對容易建造。Ramsey 說：「[托卡馬克] 受益於比較簡單的磁幾何形狀，線圈更少且更規律。這對可製造性、可維護性和成本有實際影響。」
西奧爾蒂諾非常清楚 Proxima 面臨的挑戰。他因 Proxima 是否能以足夠的速度和成本建造其複雜形狀的磁鐵，使其成為經濟提案而「熬夜難眠」。「我們製造的第一個磁鐵將非常複雜且昂貴。但我們能否比預期製造得更快，並降低成本？」西奧爾蒂諾問道。
有利的是德國在製造業方面的專業知識。例如，西奧爾蒂諾提到操作 CNC 機床的驚人數量工人——一種電腦控制的機床工具，可以切割、雕刻或成型木材、金屬或塑料等材質。西奧爾蒂諾估計，德國有 55 萬 CNC 技工，而美國整個國家只有 35 萬。
這對於使用非常昂貴類型的鋼材（用於磁鐵）的 Proxima 至關重要，這些鋼材需要加工到高精度水平。西奧爾蒂諾在保持高精度水平的同時，加快發展節奏至關重要。
W7-X 運轉花了超過十年時間——他希望讓 Alpha 在三分之一時間內投入運作。因此，一個原型磁線圈正在建造中，計劃明年測試它。
根據 Proxima 的說法，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 將製造 40 個更多磁鐵線圈，將其放入 Alpha 機器中。要做到這一點，一座磁鐵工廠正在建設初期階段。
「到了 2028、2029 年，我們需要以瘋狂、瘋狂的速度製造磁鐵，」西奧爾蒂諾說。
這不僅僅是德國的工作。西奧爾蒂諾說，在整個歐洲都有關鍵供應商，這意味著歐洲可能會處於未來核融合產業的最前列。「我們 [歐洲人] 錯過了數字浪潮，我們不嗎？但這結果表明，我們仍有在製造業受訓的人，」他說。
在 Step，Ramsey 強調，核融合產業現在已遠遠超越物理實驗。「目前在核融合領域確實存在真正的動能，這應被視為一種優勢而非分裂的理由。這不是一場單一賽道競賽，而是一組探索不同取捨的方法。現在真正的问题不是哪個概念最有趣，而是哪個能可信地交付發電廠。」