承诺清洁能源突破的'笨机器'

我记得有些人说，Proxima 今天的样子是不可能的，” Proxima Fusion 的联合创始人兼首席执行官弗朗西斯科·西奥尔蒂诺表示。

被指责试图做不可能的事情对在世界各地从事核聚变项目的大科学家和工程师来说并不罕见。

毕竟，他们试图在地球上复制太阳发光的反应。

成功可能意味着充足、廉价且无排放的电力。但挑战是艰巨的，一个可运行的发电站仍然离得很远。

聚变是指将氢原子核融合在一起的过程，从而释放出巨大的能量。

在太阳中，巨大的引力有助于维持反应。

为了在地球上维持聚变，需要极高的温度——远高于太阳上的温度——这需要。

因此，一种燃料（通常是氢同位素三丰和氘的组合）被加热到燃烧的热等离子体状态，然后必须控制和操纵它以引发聚变。

有许多方法可以做到这一点，德国的 Proxima Fusion 正在尝试一种被认为具有挑战性的，甚至连聚变行业极端标准下都难以实现的方案。

聚变的一种常见方法是建造一个托卡马克。它是一种环形装置，使用强大的磁铁来约束等离子体。

但慕尼黑的 Proxima 正在开发一种星器。它也使用磁铁来操纵等离子体，但反应容器的形状更复杂，有扭曲和弯曲，使其比托卡马克设计更难且昂贵。

所以为什么走这条曲折的道路？

好吧，如果设计有效，星器的扭曲和弯曲使燃烧的热等离子体比竞争中的托卡马克设计更容易控制，西奥尔蒂诺说。

在将两者进行比较时，他说托卡马克是一个“怪兽”，而星器是一个“小猫”。

“星器是一种客观上非常难以设计的物体，客观上非常难以建造的物体。但如果你做到了，它将是一个笨拙的机器……就像微波炉一样，”西奥尔蒂诺说。

Proxima 的“笨拙机器”将是一个名为 Alpha 的星器。它将借鉴德国 Max Planck 普朗克研究所的几十年工作以及其星器 W7-X 的经验。

Alpha 的目标是产生比其自身运行消耗的更多的能量，而所学到的经验正在帮助设计一个更先进的设备——一个聚变发电厂，名为 Stellaris。

不过，首先 Alpha 需要大量的投资，而这正在筹集中。Proxima 最近从巴伐利亚州获得了 4 亿欧元（3.4 亿美元；4.6 亿美元），并正在竞标联邦政府争取超过 10 亿美元的资金——决策预计将在明年做出。

Proxima 正在与其他开发聚变技术的团体竞争——根据聚变行业协会 (FIA) 的说法，FIA 代表聚变行业并跟踪发展，据称有 53 个项目。

一个使用托卡马克方法的项目是英国的 Step（球形托卡马克用于能源生产）。

英国政府的支持下，计划在约克郡西伯顿前煤矿发电站的遗址上建造原型发电站。

“托卡马克具有经过数十年的实验基础的优势，包括在聚变燃料中运行，并演示了接近聚变发电站所需性能的等离子体性能，” Step 的组织绩效总监 Ryan Ramsey 曾担任核潜艇 HMS Turbulent 的舰长说。

在这种聚变中，昂贵的且强大的磁铁应该相对容易建造。

“它们 [托卡马克] 继承了相对简单的磁力几何形状，具有更少且更规则的线圈。这在可制造性、可维护性和成本方面具有现实意义，” Ramsey 说道。

西奥尔蒂诺对 Proxima 面临的挑战了如指掌。他“彻夜难眠”地担心 Proxima 是否能够以足够的速度和成本制造出磁铁，使其星器成为一个经济可行性方案。

“我们制造的第一个磁铁将非常复杂且昂贵。但我们能否比人们预期的更快地制造它，能否降低成本？” 西奥尔蒂诺问道。

他们的优势在于德国在制造方面的专业知识。例如，西奥尔蒂诺引用了可以操作 CNC 机器的令人印象深刻的工人数量——一种计算机控制的机床，可以切割、雕刻或塑各种材料，包括木材、金属或塑料。

西奥尔蒂诺估计，德国有 55 万 CNC 机器师，而整个美国的数量只有 35 万。

这对于 Proxima 来说很重要，因为 Proxima 使用一种非常昂贵的钢材用于其磁铁，需要高精度加工。

同时保持高水平的精度，保持开发步伐对于西奥尔蒂诺至关重要。

W7-X 花了十多年才能投入运行——他希望 Alpha 在三分之一的时间内投入运营。

因此，一个磁力线圈正在进行中，计划明年对其进行测试。

其扭曲的几何形状使其成为世界上最复杂的磁铁之一，据 Proxima 称。

完成测试后，Proxima 将建造 40 个其他的磁力线圈，这些线圈将进入 Alpha 机器中。

要做到这一点，一个磁铁工厂正在早期阶段建设中。

“在 2028 年、2029 年，我们必须能够以疯狂的速度制造磁铁，”西奥尔蒂诺说。

这项工作不仅仅在德国进行。西奥尔蒂诺说，在欧洲各地，有关键的供应商，这意味着欧洲可能很快成为未来聚变行业的领头者。

“我们 [欧洲人] 错过了数字浪潮，不是吗？但事实证明我们仍然有人在接受制造培训，”他说。

在 Step 处，Ramsey 强调，聚变行业已经远远超出了物理实验的范畴。

“目前聚变领域正在出现真正的动量，这应该被视为优势，而不是分裂的原因。这并不是一条单一路径的竞赛，而是一系列方法，它们正在探索不同的权衡。现在真正的问题不是哪个概念最有趣，而是哪个能够可靠地交付一个发电站。”