太阳机器

在北德大学城格赖夫斯瓦尔德，研究人员正试图将太阳带到地球上。那里矗立着马克斯·普朗克等离子体物理研究所 (IPP) 的聚变反应堆文德尔施泰因 7-X。在其内部，温度高达 4,000 万摄氏度的、由带电粒子组成的等离子体，被巨大且特殊成形的磁线圈所约束。如同太阳中一样，未来的聚变发电站中轻原子核将相互融合。地球上大多数方案为此采用氘和氚，即两种氢同位素。聚变反应本身不释放二氧化碳。

聚变发电站如何运作？

文德尔施泰因 7-X 是一种所谓的仿星器。这种聚变反应堆的磁体经过特殊设计和布置，使等离子体呈螺旋状运动。这旨在使其在反应堆内部保持更稳定的状态。因为这种极高温的气体绝不能接触反应堆外壳。格赖夫斯瓦尔德的这座反应堆被视为全球同类装置中最大的。

托卡马克反应堆则通过形状更为简单的磁铁和等离子体中更高的粒子流来实现这一目标。这一方案长期以来一直被视为首选，因为其结构设计要简单得多。在这方面，德国同样位居世界前列。位于慕尼黑附近加兴的托卡马克装置 ASDEX Upgrade，其任务之一是为目前由七个合作伙伴在法国南部建设的国际研究项目 ITER 的运行做准备。ASDEX Upgrade 同样由马克斯·普朗克等离子体物理研究所开发。

首批聚变发电站何时问世？

专家预计，首批示范装置将在 2030 年代出现。慕尼黑初创企业 Proxima Fusion 也设定了这一时间目标——它是 IPP 的衍生公司。该公司计划在 2030 年代初完成其“Alpha”研究反应堆的建设。Proxima Fusion 押注仿星器技术，目前以 24 亿欧元的估值成为欧洲融资最多的核聚变企业。同样位于慕尼黑的初创企业 Marvel Fusion 则专注于开发基于激光的聚变能。高强度、短脉冲激光将氢同位素与硼融合，从而在短时间内产生约 1.4 亿摄氏度的温度。

联邦政府正大举投资聚变研究。联邦研究部的“聚变行动计划”计划到 2029 年提供总额 24 亿欧元的资助资金。其明确目标：全球首座商业聚变发电站应建在德国。作为首项措施，联邦研究部资助卡尔斯鲁厄、比布利斯和加兴的三个研究中心，分别致力于磁约束聚变、激光聚变和材料开发。据称，Proxima Fusion 的反应堆“Alpha”可能获得 12 亿欧元的联邦资助。

核聚变能带来哪些机遇？

如果核聚变在技术和经济上都能实现，它就能提供大量低碳能源——且不受天气或季节的影响。氘是一种可能的聚变燃料，储量丰富。相比之下，氚则较为稀缺，未来发电站中预计需要用锂来生产。届时，核聚变可以有效地补充风能和太阳能。