利用核聚变将太阳的能量带到地球：为什么德国想要建造世界上第一座聚变发电厂

Konrad Wolfenstein

8个月前

通过核聚变将太阳带到地球：德国为何想要建造世界首座聚变发电厂——图片来源：Xpert.Digital

德国初创企业正沉浸在聚变热潮中：继美国取得突破之后，未来能源竞赛已经开始——这就是为什么德国现在最有机会建造聚变发电厂。

什么是核聚变？它为什么如此重要？

核聚变被认为是解决全球能源问题最有前景的途径之一。在这个过程中，较轻的原子核融合在一起，释放出巨大的能量，就像太阳内部发生的那样。与核电站使用的传统核裂变不同，核聚变不会产生长寿命的放射性废物，也不会失控。.

2022年，加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室取得了决定性的突破，首次实现了核聚变产生的能量超过消耗的能量。这一科学成就将无限能源的梦想从理论上的可能性变成了触手可及的现实。自此，全球各国展开了激烈的竞赛，力争成为第一个建造出可运行的聚变反应堆的国家。.

为什么德国是建设首个聚变电站的首选候选国？

德国具备在核聚变领域发挥领导作用的绝佳条件。其工业基础已经成熟，拥有大量高素质专业人才和强大的科研实力。值得一提的是，就连美国利弗莫尔的突破性进展也得益于德国技术——激光系统所用的特种玻璃来自美因茨的肖特公司，机械工程公司通快也参与其中。.

德国政府认识到聚变技术的潜力，并于2025年10月通过了《聚变行动计划》。该计划规定，到2029年，应在聚变研究领域投资超过20亿欧元。其目标雄心勃勃：德国将成为世界上第一座商业聚变发电厂的所在地。.

哪些德国公司在并购研究领域处于领先地位？

三家德国初创公司已成为核聚变领域的先驱，它们采用不同的技术方法，致力于实现清洁能源的梦想。总部位于慕尼黑的Marvel Fusion专注于激光聚变，目前已筹集了3.85亿欧元。然而，该公司计划将部分研发工作转移到美国，这引发了人们对德国核聚变技术未来命运的担忧。.

同样位于慕尼黑的Proxima Fusion公司是马克斯·普朗克等离子体物理研究所的衍生公司，专注于仿星器技术。该公司于2025年获得创纪录的1.3亿欧元融资，这是欧洲核聚变领域最大的一笔私人投资。总部位于达姆施塔特的Focused Energy公司致力于利用激光技术开发惯性约束聚变，并已筹集2亿美元资金。RWE公司已加入该公司，成为其战略合作伙伴，投资额达1000万欧元。.

核聚变的技术原理是什么？

核聚变的实际应用是当今时代最严峻的技术挑战之一。氢同位素氘和氚用作燃料。氘在海水中含量丰富，而氚则非常稀少，主要需要在聚变反应堆内部通过中子辐照锂来产生。.

要实现核聚变，必须达到约1.5亿摄氏度的高温。在这种极端条件下，原子核聚变形成氦，每次反应释放17.6兆电子伏特的能量。一公斤氘氚混合物所含的能量相当于5.5万桶柴油或1.863万吨褐煤的能量。.

最大的技术挑战是什么？

建造一座功能完善的聚变电站面临着诸多关键挑战。氚的生产是其中最困难的环节之一，因为这种燃料在自然界中储量稀少，必须在电站内部生产。科学家们正在研究利用中子轰击锂来制备氚，但这项技术尚未成熟。.

另一个问题是约束高温等离子体所需的超强磁体。这些高温超导磁体技术极其复杂，必须可靠运行才能控制等离子体。此外，还必须开发能够承受强中子辐射而不丧失结构完整性的材料。.

德国在聚变研究方面取得了哪些进展？

近年来，德国聚变研究取得了显著成就。2025年，位于格赖夫斯瓦尔德的世界最大仿星器装置Wendelstein 7-X创造了所谓的“三重乘积”世界纪录。粒子密度、温度和能量约束时间的乘积是聚变物理发展的关键参数。.

实验取得了超过43秒的新峰值，超越了托卡马克装置以往的纪录。该装置共收到700多份项目提案，其中约200份获得最高优先级。这些成就凸显了德国作为核聚变研究领先国家的地位。.

联邦政府计划采取哪些政治措施？

2025年10月通过的《融合行动计划》包含八个具体行动领域。研究经费将得到加强，“融合2040”计划下的经费将增加至高达17亿欧元。此外，还将建立一个由科学界和产业界组成的融合生态系统，以促进知识转移和创造价值链。.

关键在于计划中的监管改革。在美国和英国，核聚变和核裂变的监管方式已经有所不同，这为私人投资提供了更大的规划确定性。德国在这方面落后于其他国家，因此参与并购的公司要求对相关法规进行相应的调整。.

参与并购的德国企业向政界人士提出了哪些要求？

参与此次合并的三家德国领先企业联合发布了一份立场文件，明确向政策制定者提出了诉求。他们呼吁政府拨款30亿欧元，以弥补深科技领域的融资缺口。这笔资金看似数额巨大，但由于昂贵的激光器和磁体等设备必须在德国国内生产，因此将直接流入德国工业。.

批评的焦点在于德国对待新技术的态度。正如一位业内人士所指出的，德国通常会在研发开始之前就制定相关法规。这种监管热潮导致创新成本高昂且进展缓慢。企业呼吁采取一种不那么官僚主义的做法，例如其他技术领域已经成功实施的那些方法。.

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以2030年代为起点？聚变电站何时才能真正供电？

首批聚变发电厂何时投入运行？

首批投入运营的聚变电站的时间表因技术和公司而异。德国初创公司计划最早在2030年代初就投入运营其首批反应堆。然而，这些早期电站尚不具备经济效益，其主要目的是验证该技术。.

专家预计，真正具有商业可行性和经济可行性的聚变电站要到2030年代末或2040年代初才能建成。旨在为此铺平道路的法国国际热核聚变实验堆（ITER）项目目前面临严重的延误，要到2039年才能开始使用相关的氘氚燃料运行。.

核聚变真的安全环保吗？

核聚变相比传统核裂变具有至关重要的安全优势。由于反应堆中仅有几克燃料，因此不受控制的链式反应在物理上是不可能的。一旦能量供应中断，反应就会自动停止。此外，放射性燃料的半衰期也远短于传统核电站裂变产物的半衰期。.

然而，聚变反应也会产生放射性废物，主要是由于中子辐射活化反应堆壁所致。这些物质必须安全储存数百年，但与高放射性核废料相比，问题要小得多。科学家们正在研发特殊的低放射性材料，这些材料可在50至100年后回收利用。.

存在哪些经济挑战？

聚变电站的经济可行性尚未得到最终证实。专家推测，其初期成本将与传统核电站相当，甚至更高。由于投资成本高昂，聚变电站必须持续运行才能盈利。.

潜在的问题是，聚变电站的设计初衷是作为基荷电站，而未来的能源系统需要更加灵活、可控的设施。在以可再生能源为主导的系统中，电站必须能够快速地调节功率输出。大型、复杂的聚变设施并不适合这种需求。.

未来将如何把聚变能源融入到能源系统中？

核聚变在未来能源系统中的作用一直存在争议。支持者认为聚变电站作为可靠的基荷电源至关重要，而批评者则认为，对于可再生能源占比高的能源系统而言，聚变电站过于僵化。然而，聚变电站可以用于高能耗的工业生产过程以及绿色氢气的生产。.

一个重要的方面是，核聚变并非旨在取代可再生能源，而是对其进行补充。未来几十年，能源需求将急剧增长，这在很大程度上要归功于数据中心和数字化。在这个不断增长的市场中，各种清洁能源可以共存，互不排斥。.

国际竞争扮演着怎样的角色？

德国正积极参与国际核聚变领域的领导地位争夺战。除了美国凭借利弗莫尔实验室的突破取得重大进展外，中国、日本和其他国家也在积极开展这项技术的研究。ITER项目的延误表明，即使是成熟的国际合作也面临着诸多挑战。.

德国企业强调，它们的主要竞争对手是时间，而非其他公司。如果一家公司成功将一项技术推向市场成熟阶段，整个行业都将从中受益。然而，显而易见的是，德国必须迅速采取行动，避免丧失其技术领先优势，并防止德国的专有技术被其他国家商业化。.

并购行业的就业创造潜力有多大？

核聚变有望成为德国重要的经济增长点。数十亿欧元的投资将主要惠及德国工业，因为激光器、磁体和其他部件都需要在国内生产。与其他能源技术领域制造业往往外迁不同，核聚变为德国提供了一个建立完整价值链的契机。.

聚变产业不仅能创造直接就业机会，还能带动供应商和服务商的就业。像比布利斯的前核电站所在地这样的地区，可以通过将其改造为聚变设施而受益，用新的、面向未来的岗位取代流失的工作。德国政府计划设立的能力中心和卓越中心旨在为创新提供进一步的动力。.

还存在哪些风险和挑战？

尽管取得了诸多进展，但核聚变的发展仍然面临重大风险。这项技术尚未成熟，许多关键问题仍未解决。抗中子材料的研发仍处于起步阶段，工业规模的氚生产也尚未得到证实。.

另一个风险在于融资。所需的投资巨大，而私人投资者往往会因技术风险高而望而却步。如果没有政府的大力支持，这项技术的发展将无法实现。同时，这项技术还存在着不经济或被其他能源形式取代的风险。.

这一切对德国的能源未来意味着什么？

核聚变为德国提供了一个战略机遇，使其能够减少对全球能源自然资源的依赖，并占据技术领导地位。德国政府的行动计划表明，决策者已经认识到这一潜力，并准备投入大量资源。.

然而，核聚变技术无法及时应用于当前的能源转型。到2045年——德国实现气候中和的目标年份——聚变电站仍无法发挥重要作用。这项技术更像是对本世纪下半叶能源供应的一项投资。.

平衡机遇与挑战

德国极有可能在全球首个商业核聚变反应竞赛中扮演领导角色。其现有的工业基础、卓越的科研实力和政治承诺为其创造了有利条件。德国企业正在研究各种前景广阔的方案，并已吸引了大量私人投资。.

与此同时，挑战也不容低估。技术难题错综复杂，资金缺口巨大，国际竞争异常激烈。德国有可能再次研发出一项技术，但随后却被其他国家商业化。若不采取果断的政治行动并简化监管，德国的领先优势可能很快就会丧失。.

未来几年至关重要。如果德国采取正确的方向，它或许能够成为第一个利用星辰能量为地球提供能源的国家。这不仅是一项科学成就，也是保障长期能源安全和气候保护的重要基石。.

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