德国核聚变的多面观

美国能源部宣布，2022年12月5日，科研人员在其下属的劳伦斯利弗莫尔国家实验室“国家点燃实验设施”进行了历史上首次可控核聚变实验，意味着核聚变实验中产生的能量多于用于驱动核聚变的激光能量。这一重大消息让“核聚变”成为社会热词。德国作为核能强国，也对核聚变开展了多年的研究和实验，近年来每年政府资助超过1.4亿欧元。美国的此次突破，让核聚变再度回到德国政府视野的中央。

一、德国核聚变的研究机构和团队

德国核聚变研究机构主要是马克斯•普朗克等离子物理研究所（IPP）、卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）、尤利希研究中心（FZJ）三家，其中IPP分别在加兴、格赖夫斯瓦尔德两地运营着托克马克反应堆Asdex-U和世界最大仿星器Wendelstein 7-X。KIT和FZJ目前正在核聚变子领域，如等离子体和反应器壁间的相互作用、材料疲劳、磁铁、燃料循环或热管理等开展研究。在国际科研合作方面，德国是欧洲核聚变能源开发联盟(EUROfusion)成员，支持和资助欧洲原子能共同体(Euratom)工作计划中的核聚变科研活动。

2022年5月，德国联邦教研部开始了探索激光核聚变潜力的进程，并通过与德国科学和工业界的知名专家举行专家会议，勾勒出通往核聚变能源发电的路径。在此基础上，德国联邦教研部组建了一个国际专家组，于2022年12月启动相关工作。该团队的负责人是弗劳恩霍夫激光技术研究所所长康斯坦丁·海夫纳。专家组由来自德国和美国的七名核聚变领域的研究人员组成，团队将制定精确的研究目的，并加强科学和商业之间的合作，例如，它将研究德国科学界和初创企业如何共同促进全球核聚变的发展。专家组将在2023年春季提交第一份工作备忘录。

二、德国核聚变实验的尖端设施

仿星器是以磁场约束核聚变等离子体，稳定运行提供动力的实验装置。目前，世界核聚变实验主要应用的是托卡马克（tokamak）磁约束技术路线，而仿星器则是另一种在研的磁约束技术路线。

Wendelstein 7-X是马普等离子物理研究所（IPP）在德国格赖夫斯瓦尔德市建造的实验性仿星器受控核聚变装置，是尝试核聚变技术利用的典型代表。Wendelstein 7-X于2005至2014年建造，并于2015年12月产出第一束等离子体，2016年投入运行。2022年8月，Wendelstein 7-X完成改装，并在2022年秋季开启该装置的连续运转试验，实验的预期目的是产生最长可达30分钟等离子体脉冲，温度为5000万度。目前世界上尚无达到这一技术指标的记录，实验从而可以证明仿星器技术路线才是更适合核聚变装置连续运转的技术。IPP称，该装置将在运转性能上超越托卡马克技术。

IPP在慕尼黑附近加兴还运行着一座托卡马克环流器，在两地共有1100名员工，是欧洲最大的核聚变研究中心之一。

三、德国核聚变领域的代表性私营企业

Marvel Fusion是德国一家初创公司，成立于2019年。该公司正试图开发激光驱动的聚变技术，其中包括通过使用激光束来创造“人造太阳”。Marvel Fusion的聚变技术依赖于超先进的激光器和氢／硼－11燃料源，该公司声称最先进的技术比美国国家点火设施（NIF）的激光器要领先20年，其潜力和吸引力可见一斑。

迄今，Marvel Fusion已累计融资超6000万欧元。2022年2月，Marvel Fusion与西门子能源、法国Thales以及德国工程集团Trumpf签订了合作协议，并由科技投资公司Early Bird牵头投资了3500万欧元，用于核聚变研发。该公司希望再筹集3．5亿欧元，建造一个所谓的激光驱动聚变技术演示设备，以证明其概念，并向潜在投资者和客户演示物理原理。

Marvel Fusion的目标是在未来5－10年内将其技术商业化，这将意味着它将与钢铁、铝业或化工集团或政府合作，建造一座核聚变发电厂的原型。

 

参考文献：

[1]BMBF. Unerschöpfliche Energiequelle? Forschung zur Fusion[EB/OL].(2023-01-17)[2023-02-22]. https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/faq/fusion-energiequelle-der-zukunft.html.

[2]BMBF. Fusion wird Energieversorgung revolutionieren[EB/OL].(2022-12-28)[2023-02-22]. https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/kurzmeldungen/de/2022/12/fusion-wird-energieversorgung-revolutionieren.html.

[3]佚名. Kernfusions-Experiment: "Wendelstein 7-X ist fertig"[EB/OL].(2022-08-09)[2023-02-24]. https://www.ndr.de/nachrichten/mecklenburg-vorpommern/Kernfusionsexperiment-Wendelstein-7-X-ist-fertig,wendelstein290.html.

[4]Bundesregierung.Das Feuer der Sonne auf die Erde holen[EB/OL].(2022-08-10)[2023-02-24]. https://www.bundesregierung.de/breg-de/suche/energie-erzeugen-2070372.

[5]Marvel Fusion. Marvel Fusion raised EUR 35 million from Earlybird and other prominent investors[EB/OL].(2022-02-03)[2023-02-24].https://marvelfusion.com/series-A/.

[6]佚名. 美国加大新能源外资补贴，激光核聚变企业Marvel Fusion或“搬家”[EB/OL].(2023-02-17). https://mp.ofweek.com/laser/a256714047367.