2月26日，可能会成为一个重要的日子。欧洲核聚变初创公司Proxima Fusion在权威期刊《核聚变工程与设计》上公布了一项颠覆性研究——代号"Stellaris"的商业级核聚变反应堆完整设计方案，并选择以开源形式分享给全球科学界。来源 徐德文科学频道

这是自10年前麻省理工学院展示如何商业化建造托卡马克(Tokamak)反应堆以来，核聚变领域最具里程碑意义的突破之一，也是第一个完整的商业级仿星器(Stellarator)设计方案。

让人惊讶的是，这项"梦幻级"的技术突破并非来自传统的国家实验室，而是一家由风险资本支持的初创公司，而且他们仅用了一年时间就完成了原计划两年的设计工作。更令人震撼的是，该公司宣布这个设计将于2031年建成原型装置，且有望在2030年代中期为电网提供商业电力！

托卡马克与仿星器：两种不同的"人造太阳"路径

核聚变是模拟太阳能量产生方式的技术，需要用强大的磁场将超高温等离子体悬浮在反应堆中。目前有两种主要设计：

托卡马克(Tokamak)形状像甜甜圈，使用简单对称的环形磁场和等离子体自身产生的电流来约束等离子体。优点是设计相对简单，缺点是难以持续稳定运行，容易发生"破裂"现象。

仿星器(Stellarator)则使用复杂扭曲的磁场线圈，形状像拧麻花。它不依赖等离子体电流，理论上可以无限时间稳定运行，但设计和制造难度极高。

长期以来，托卡马克一直是主流，包括国际热核实验反应堆(ITER)在内的大多数项目都采用这种设计。而Proxima Fusion选择了更具挑战性的仿星器设计，并通过开源方式分享，显示了他们对这条技术路线的信心。

技术突破：开源设计揭示仿星器新时代

Proxima Fusion的开源Stellaris设计克服了仿星器两大历史难题：

第一个突破：高温超导磁体(HTS)

Stellaris采用了新型高温超导材料，使磁场强度达到了惊人的9特斯拉(平均值)，最高处甚至达到了24.9特斯拉！这种强大磁场使反应堆可以在更小的体积内实现更高的聚变功率密度，大幅提高了经济性。

第二个突破：计算机优化设计

Proxima Fusion利用最新的计算优化技术，成功设计出了"准等距动力学"(QI)结构，显著改善了装置的性能：

极低的快速粒子损失(仅0.7%)，意味着几乎能将所有能量留在反应堆里，发电效率更高；

比最先进的Wendelstein 7-X实验装置低约10倍的新经典输运，相当于保温性更好，热量逃逸更少，效率更高；

良好的电磁流体力学(MHD)稳定性，意味着超高温等离子体能更平稳运行；

几乎零的自举电流，意味着等离子体不需要自己产生电流，可以完全靠外部磁场控制，可以更稳定和持续运行。

选择开源这些重要突破，让全球科学家可以一起改进和验证，这在竞争激烈的聚变领域十分罕见。

工程挑战与开源解决方案

在公开论文中，Proxima Fusion详细解决了建造真正可运行核聚变电站所需的一系列工程挑战：

1、热量排出：Stellaris采用"磁岛偏滤器"设计，可以将热量分散到更大的面积，避免材料过热损坏。

2、中子防护与氚增殖：设计了水冷的铅锂混合物包层，既能防护反应堆结构免受中子辐射损伤，又能生产聚变所需的氚燃料，氚增殖率达到了1.07(大于1意味着可以自给自足)。

3、远程维护：创新性地提出了"扇区分离"维护方案，可以移除整个扇区进行维修，避免了在高辐射环境中操作的困难。

4、结构支撑：设计了能承受巨大电磁力的支撑结构，确保反应堆在运行中保持稳定。

开源论文中的模拟计算表明，这种设计可以产生2700兆瓦的聚变功率，相当于一座大型核电站的输出。

为什么这次可能是真的？开源策略背后的信心

历史上，核聚变领域充斥着过度乐观的预测。那么，Proxima Fusion的开源突破为什么值得我们关注呢？

1、全面集成的设计：Stellaris是第一个同时解决物理和工程挑战的完整商业级仿星器设计。从等离子体控制到维护方案，所有关键问题都得到了系统性解决。

2、基于实验验证的技术：设计基于德国温德尔施泰因7-X(W7-X)实验结果，这是世界上最先进的仿星器原型，已经验证了许多关键技术。

3、开放透明的研究方法：选择在权威期刊公开发表完整设计，邀请全球科学家审视和改进，这种开放性显示了他们对技术可行性的坚定信心。

全球竞赛中的开源策略

Proxima Fusion的开源突破是全球聚变能源竞赛的重要一步。美国的Commonwealth Fusion Systems、英国的Tokamak Energy等公司正在加速推进托卡马克设计，而中国和俄罗斯也在国家层面大力投资聚变研究。

在这场竞赛中，Proxima Fusion选择了一条不同的路径——不仅是技术路线的不同，更是采取了开放合作而非保密竞争的策略。根据他们的规划，将首先建造名为"Alpha"的原型装置，计划于2031年实现净能量产出，然后在2030年代中期建造第一座商业电站。

Stellaris项目的开源发布不仅是一次技术突破，更象征着全人类共同追求无限清洁能源的不懈努力。如果成功，核聚变将彻底改变我们的世界：解决能源短缺，消除环境污染，为太空探索和文明发展提供几乎无限的能量。

参考文献：

1. Lion, J., et al. (2025). Stellaris: A high-field quasi-isodynamic stellarator for a prototypical fusion power plant. Fusion Engineering and Design.

2. Di Paolo Emilio, M. (2025). Proxima Fusion Unveils Stellaris: A Breakthrough in Fusion Power. EE Times.