1330万美元、六大方向：美德顶尖机构合力融合托卡马克与仿星器

哥伦比亚大学与德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所（IPP）于2026年10月20日宣布，将启动一个新的跨大西洋联合中心，以加速聚变能源科学的创新。该中心命名为“马克斯·普朗克哥伦比亚中心——优化聚变等离子体中的对称”（Max Planck Columbia Center “Optimizing Symmetry in Fusion Plasmas”），五年期内总预算1330万美元，计划于2027年展开工作。

中心由马克斯·普朗克等离子体物理研究所所长托马斯·克林格（Thomas Klinger）与哥伦比亚工程学院应用物理与应用数学副教授、哥伦比亚聚变研究中心主任卡洛斯·帕斯-索尔达（Carlos Paz-Soldan）联合领导。

该中心是马克斯·普朗克学会（MPG）今年将设立的七个新“马克斯·普朗克中心”之一。这类虚拟中心是 MPG 国际化战略的关键组成部分，并非实体机构，而是虚拟的卓越中心，旨在让马克斯·普朗克的研究人员与杰出的国际伙伴合作、推进前沿领域的研究。马克斯·普朗克中心初始设立期限为五年，并可选择一次性延期。

托卡马克与仿星器两类装置均利用强磁场约束极高温度的等离子体，以创造氢同位素聚变所需的条件，但对等离子体的约束方式不同。托卡马克部分依赖流经等离子体的电流来维持约束；仿星器则利用复杂的外部磁线圈组合产生三维磁场，设计与制造更为复杂，但可能更适合连续运行。研究人员希望结合两种设计的优势，提升等离子体稳定性，开发更实用的聚变反应堆。

负责人之一克林格表示，该中心将汇聚等离子体物理与聚变研究领域的两家顶尖机构，目标是结合托卡马克与仿星器的优势，应对通往聚变电厂道路上的关键科学与技术难题。

中心的科学计划分为六个工作包，每个工作包由 IPP 与哥伦比亚各一名协调人共同负责：

1、仿星器功率排出：针对优化型仿星器中尚未完全解决的功率与粒子排出难题，开发、改进并基于实验数据验证新型输运与湍流代码，建立定量预测能力。

2、混合托卡马克-仿星器：开发融合两类装置特征的混合概念，寻求具备优异等离子体约束特性的紧凑而稳定的磁构型。

3、瞬态模拟：利用计算机模拟研究托卡马克与仿星器中的等离子体瞬态；这类重大事件会破坏等离子体对称、导致热能骤失并生成快粒子，危及面向等离子体的部件.

4、非平面超导磁体：聚焦高温与低温超导磁体的工程开发，增进对“失超”行为的理解，并研究非平面磁体中产生的应力与应变。

5、仿星器中的高能粒子：增进对高能粒子与阿尔文模相互作用的理解，并研究其与等离子体微观湍流耦合的新视角。

6、托卡马克边缘稳定性：开展协同实验，并对托卡马克中的大型边缘不稳定性进行多装置建模，重点关注准连续排出与负三角度等离子体。

中心的核心组成之一是早期职业研究人员的交流，涵盖学生、博士生至博士后合作还将借助 IPP 的两大实验设施：位于格赖夫斯瓦尔德的Wendelstein 7-X仿星器和位于加兴的ASDEX Upgrade托卡马克。哥伦比亚大学研究人员将自动获得两处设施的团队成员身份，并可直接参与实验。

中心总资金包括来自美国方面的750万美元与来自 IPP 的500万欧元，用于人员成本、研讨会、研究项目协调，以及研究人员交流的旅费与生活开支。提供资金的包括：马克斯·普朗克等离子体物理研究所、由西蒙斯基金会管理的西蒙斯国际基金会（Simons Foundation International）、美国能源部聚变能源科学办公室（DOE-FES），以及哥伦比亚大学。IPP 将直接受益于哥伦比亚大学新增的人员配置能力，以及招募高素质研究人员的新机会。