德國 Proxima 核融合公司挑戰極端技術：星形器與托卡馬克的競賽
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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德國 Proxima 核融合公司挑戰極端技術：星形器與托卡馬克的競賽
Proxima Fusion 執行長表示，企圖重現太陽能量反應非異例，但挑戰巨大。德國 Proxima 採用星形器設計，雖建造困難但等離子體控制更優於托卡馬克。公司獲巴伐利亞州資助，正競逐聯邦資金，與英國 Step 等團隊競賽。Proxima 面臨磁鐵製造挑戰，需縮短研發時間，依賴德國製造實力降低成本。歐洲擁有製造人才，有望成為未來核融合產業前沿。目前全球有 53 家核融合團隊競賽，Proxima 目標是開發經濟可行的核融合電站，需在 2028 年大幅提升生產速度以實現商業化。
Proxima Fusion 的共同創辦人兼執行長 Francesco Sciortino 表示：「我還記得有些人說，Proxima 目前所在的領域是不可能達成的。」
對於在全球各地從事核融合項目的科學家與工程師來說，被指控企圖做不可能之事並非不尋常。
畢竟，他們企圖在地球上演繹驅動太陽的能量反應。
成功可能意味著豐富、便宜且無排放的電力。但挑戰巨大，運作的電站仍遙不可及。
核融合是將氫原子核結合的過程，會釋放出巨大的能量。
在太陽上，巨大的重力有助於維持反應。要在地球維持融合，需要極高的溫度，通常是太陽溫度的許多倍。
因此，燃料（通常是氫同位素氚和重氘的混合）會被加熱，直到變成燃燒的熱等離子體，然後必須加以控制和操作以引發融合。
有幾種方法可以做到這一點，德國的 Proxima Fusion 試圖採用一種在核融合產業極端標準下都被認為困難的方法。
核融合的一種常見方法是建造托卡馬克。它是一個環形裝置，使用強大的磁鐵來約束等離子體。但慕尼黑總部的 Proxima 正在研究星形器。它也使用磁鐵來操控等離子體，但反應容器具有更複雜的形狀，有扭曲和轉彎，使其製造更加困難且昂貴。
那麼為什麼要走這條曲折之路呢？
Sciortino 說，如果設計成功，星形器的扭曲和轉折使得燃燒的熱等離子體比對手的托卡馬克設計更容易控制。當比較這兩個系統時，他說托卡馬克是「怪物」，而星形器則是「小貓」。
Sciortino 說：「星形器是一件客觀上極難設計、客觀上極難製造的東西。但如果你做到了，它就是一台笨拙的機器……就像微波爐一樣。」
Proxima 的「笨拙機器」將是一款名為 Alpha 的星形器。它將借用德國馬克斯·普朗克研究所等離子體物理研究所多年來的研究成果，及其星形器 W7-X。
Alpha 的目標是產生比運作所需更多的能量，從中獲得的經驗有助於設計更先進的裝置——一座名為 Stellaris 的核融合電站。
但首先，Alpha 需要大量的投資，目前正在籌集中。Proxima 最近獲得了巴伐利亞州 4 億歐元（約 3.4 億英鎊，4.6 億美元）的資助，正在向聯邦政府申請超過 10 億美元的資金——決策預計明年出爐。
Proxima 正與其他開發核融合技術的團隊競賽——核融合產業協會（FIA）表示有 53 家團隊，該協會代表核融合產業並追蹤發展狀況。
一個採用托卡馬克方法的項目是由英國主導的 Step（能源生產球形托卡馬克）。在英國政府的支持下，計劃在約克郡韋斯特伯頓前燃煤發電廠的場地上建造原型電站。
Step 的組織績效主管 Ryan Ramsey 表示（曾任核潛艇 HMS Turbulent 隊長）：「托卡馬克在過去幾十年間建立了深厚的實驗基礎，已證明其等離子體表現更接近核融合電站所需的水平，包括使用融合燃料的操作。在此類核融合中，昂貴且強大的磁鐵相對簡單便於製造。」
Ramsey 說：「[托卡馬克] 從相對較簡單的磁幾何結構中受益，擁有較少且更規則的線圈。這對可製造性、可維護性和成本有實際影響。」
Sciortino 很清楚 Proxima 面臨的挑戰。他為 Proxima 是否能以速度和成本製作出其複雜形狀的磁鐵，從而讓星形器成為經濟上可行的提案而「擔心失眠」。
Sciortini 問道：「我們製造的第一個磁鐵將非常複雜且昂貴。但我們能比人們預期的更快製造嗎？我們能降低成本嗎？」
有利於他們的的是德國在製造方面的專業知識。例如，Sciortino 提到了擁有 CNC 機器操作工人的令人印象深刻數量——這是一類可由電腦控制的機床，可以切割、雕刻或成型木材、金屬或塑膠等材料。
Sciortino 估計德國有 55 萬名 CNC 機匠，而整個美國只有 35 萬名。
這對 Proxima 至關重要，因為其磁鐵使用了非常昂貴的鋼材，需要高準確度的加工。在保持高精度的同時，加快研發進度對 Sciortino 至關重要。
W7-X 花了超過十多年的時間才運轉——他希望將 Alpha 投入運轉的時間縮短為前者的三分之一。
因此，原型磁線圈正在建設中，計劃明年測試。據 Proxima 表示，其扭曲的幾何形狀使其成為世界上最複雜的磁鐵之一。
測試完成后，Proxima 將製造另外 40 個用於其 Alpha 機器的磁線圈。為此，一座磁鐵工廠正在初步建設中。
Sciortino 說：「在 2028、2029 年，我們需要以瘋狂、瘋狂的速度製造磁鐵。」
這項工作不僅限於德國。Sciortino 說，歐洲各地都有關鍵供應商，這意味著歐洲可能會站在今后的核融合產業的最前沿。
他說：「我們（歐洲人）錯過了數位浪潮，對吧？但事實證明，我們仍有受過製造業訓練的人才。」
在 Step，Ramsey 強調核融合產業早已超越了物理實驗的範疇。
「目前核融合確實動能十足，這應該被視為優勢而非分裂的根源。這不是單一路徑的競賽，而是一組探索不同權衡的方法。現在真正的問題不是哪個概念最有趣，而是哪個能可信地提供電站。」