扔掉百亿磁体，把核聚变装进车库：被遗忘半世纪的路线重获新生！|世纪|人造太阳|原子核|核聚变|磁体|磁场|等离子体|车库

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曾经，它被视为上帝给人类开的小灶，是最简单的核聚变方案。然而，因为一个致命缺陷，它被科学界冷落了半个多世纪。如今，一项关键技术的突破，让这条最经济的路线居然快要走通了。

01 极简的开局：一个被遗忘的“大明星”

取一根玻璃管，往里面充入氢气，然后给它通上高压电。

恭喜你，从原理上讲，你已经触碰到了最便宜的可控核聚变门槛。

这不是天方夜谭。把时间拨回 20 世纪 50 年代，这个听起来无比简单的装置，恰恰是那时核聚变研究中的绝对大明星。它的学名叫 Z-pinch（Z向箍缩），也就是“电流自约束聚变”。

当时的人们一度乐观地认为，这简直就是上帝给人类开的物理小灶。因为它不需要外部复杂的磁场线圈，它是一种自己管自己的物理现象，实现起来太简单了。

我们都知道初中物理知识：电流通过导体时，周围会产生磁场。

如果你把电流开到足够大，它就会将玻璃管中间的气体瞬间电离，变成等离子体。更有趣的地方来了：根据电磁感应规律，这个强大的电流自己产生的磁场，是一圈一圈横着套在等离子体柱上的。

这就像是给这根气柱套上了无数根强力橡皮筋。它们向中心疯狂挤压，把原本松散的等离子体死死地往中间勒。

这种力量有多大？早在 1905 年，澳洲就发生过一个物理奇观：一根被雷劈过的空心避雷针，竟然被电流自己产生的瞬间磁场压扁了。这就是最原始的、大自然的电流自约束。

科学家们自然想到利用这种力量，把等离子体压得极细、极热，模拟出类似太阳内部的高温高压环境，于是，原子核便撞在一起发生聚变了。

这，就是 1950 年代最有希望的可控核聚变路线。

02 致命缺陷：按不住的“热汤”

然而，美好的愿景很快破灭。Z-pinch 有一个致命缺陷——太不稳定。

高温等离子体这东西，特别像一锅正在剧烈翻滚的热汤，极其不安分。你用电流磁场从外面一勒，它确实会被瞬间压紧，但几乎在同一时间，它就会开始剧烈地乱动。

这种乱动主要有两种表现形式，并在百万分之一秒内终结整个过程，让聚变根本来不及发生：

“香肠不稳定性”：如果等离子体柱某个地方稍微细了一点，那里的电流密度和磁场就会变强，导致那里被压得更细，最终像一根香肠一样被拦腰掐断。
“曲翘不稳定性”：如果柱子哪里稍微弯曲了一点，弯曲内侧的磁场会比外侧强，把弯曲处推得更远，导致整根等离子体细丝像发疯的蛇一样甩动并崩解。

于是，Z-pinch 被贴上了一个标签：结构简单，但物理上行不通。科学界纷纷掉头，转向了更庞大、更昂贵的路线，比如用巨大的外部超导磁体来“笼子”关住等离子体的托卡马克装置。

这一放，就是半个多世纪。

03 绝地反击：“剪切流”的智慧

直到近年，一家名为 Zap Energy 的公司重新将这个落灰的方案捡了起来。

他们敏锐地意识到，以前人们失败，是因为等离子体是在近似静止的状态下被捏住的，所以才容易“乱动”。但如果你让等离子体“跑起来”，情况就完全不同了。

这就是他们的核心绝招——“剪切流稳定技术”（Shear Flow Stabilization）。

简单来说，Zap Energy 不是让整根等离子体柱以同样的速度移动，而是通过精心设计的注入方式和电流波形，让等离子体在半径方向上形成不同速度的流动：靠外的一层，流得更快；靠内的一层，流得更慢。

这样一来，一旦中间那根等离子体细丝想要鼓包或者拧弯，外层高速流动的等离子体就会像一把无形的、快速移动的剪刀，把这种变形直接“剪回去/抹平”。

打个比方，这就像是在高速公路上，时速 90 公里的车流很难随意插入到旁边时速 120 公里的密集车流中一样。速度差形成了天然的屏障。

这项技术的效果是惊人的。在 Zap Energy 的实验中，等离子体的稳定时间被延长了数千倍，终于撑到了足够发生聚变的那一刻。

04 走出实验室：向商业化冲刺

有了“剪切流”这个杀手锏，电流自约束聚变这条路，眼看就要走通了。

Zap Energy 的进展引起了投资界和科学界的巨大关注。据新闻报道，该公司在 C 轮融资中筹集了 1.6 亿美元，由 Lowercarbon Capital 领投，这充分显示了市场对其技术路线的信心。不同于需要占地数公顷、耗资数百亿美元的托卡马克，Zap 的方案优势极为明显——没有昂贵的超导磁体，没有极其复杂的低温系统。

他们的核心设备，比如目前正在运行的第四代原型机“FuZE-Q”，看起来就是一个几米高的金属反应柱，加上一套能瞬间打出几十万安培电流的电源系统。其紧凑的体积，未来完全有可能小到装进一个普通的车库里，实现分布式的清洁能源供应。