- 美國和德國科學家啟動1330萬美元核聚變技術項目。
- 研究將結合託卡馬克和恆星器設計優勢，提升等離子體穩定性。
- 中心將涉及來自私營部門的研究人員，促進合作。
- 早期職業研究人員可在德國或紐約的機構中待一年。
來自美國和德國的研究人員正在啟動一個價值 1,330 萬美元的項目，旨在改善核聚變技術並為未來的核聚變電廠鋪平道路。此次合作將哥倫比亞大學和德國馬克斯·普朗克等離子體物理研究所（IPP）的科學家聚集在一起，探索托卡馬克和恆星器設計的優勢，並解決阻礙商業核聚變能源的挑戰。這個名為「馬克斯·普朗克哥倫比亞中心：優化核聚變等離子體中的對稱性」的虛擬研究中心是今年建立的七個馬克斯·普朗克中心之一。
該中心計劃於 2027 年開始運作，並初步運行五年。
結合兩種設計的優勢
研究將專注於結合託卡馬克和恆星器這兩種不同類型的機器，旨在利用核聚變實現清潔能源。這兩種設計都利用強大的磁場來限制極高溫度的等離子體，創造氫同位素融合所需的條件。然而，它們在等離子體限制方面採用不同的方法。託卡馬克部分依賴於流經等離子體的電流來幫助保持其限制，而恆星器則使用複雜的外部磁線圈排列來創建三維磁場。這使得恆星器在設計和建造上更加複雜，但潛在上更適合持續運行。
研究人員希望結合兩種設計的優勢，以提高等離子體的穩定性，並開發更實用的核聚變反應堆。
馬克斯·普朗克哥倫比亞中心將結合等離子體物理和核聚變研究的兩個領先機構。IPP 主任託馬斯·克林格表示：「我們的目標是結合託卡馬克和恆星器的優勢，解決通往核聚變電廠的重要科學和技術問題。對我來說，讓早期職業研究人員在世界一流的大學獲得國際經驗並在職業初期建立持久的科學網絡尤其重要。」此次合作將使哥倫比亞大學的研究人員可以接觸到兩個主要的德國核聚變設施：位於格里夫斯瓦爾德的溫德斯坦 7-X 恆星器和位於加爾興的 ASDEX 升級託卡馬克。
科學家將能夠直接參加這兩個設施的實驗，從而可以測試想法並對比兩種反應堆設計的結果。
私營部門的參與
該研究還將解決一些挑戰，例如管理極端熱量、預防突發的等離子體擾動，以及改善用於核聚變設備的超導磁體。該中心還將涉及來自私營部門的研究人員，並邀請來自聯邦聚變系統（Commonwealth Fusion Systems）、普羅克西瑪聚變（Proxima Fusion）、西亞能源（Thea Energy）和第一能源（Type One Energy）的科學家參加工作組。
早期職業研究人員，包括博士生和博士後科學家，將能夠在德國或紐約的合作機構中待上一年。這個為期五年的項目將從美國來源獲得 750 萬美元的資金，並從馬克斯·普朗克等離子體物理研究所獲得 500 萬歐元的資助。資金將涵蓋研究人員、項目協調、研討會和國際交流的開支。
該中心將由馬克斯·普朗克等離子體物理研究所的託馬斯·克林格和哥倫比亞工程學院的卡洛斯·帕斯-索爾丹共同主持。帕斯-索爾丹表示：「通過合作，我們將能夠提供獨特的機會，以發展核聚變人才及推進通往核聚變能源的關鍵科學問題。」
核聚變研究的國際合作重要性
此次美國與德國的合作項目代表了核聚變研究領域的國際化趨勢，通過結合兩國的技術優勢，研究人員能夠更有效地解決商業核聚變的挑戰。該中心不僅促進了學術界的交流，還吸引了私營部門的參與，這對於推進核聚變技術的發展至關重要。早期職業研究人員的國際經驗也將有助於培養未來的核聚變專才，進一步推動這一領域的進步。