Proxima Fusions gennembrud bringer kommerciel kernfusion tættere på

Decarboniseringen af energisektoren er afgørende for at tackle klimaforandringernes udfordring. Behovet for CO2‑fri energikilder intensiveres yderligere på grund af fremkomsten af nye teknologier som kunstig intelligens (AI), der forbruger meget energi.

Udover ren elektricitet er der også en stigende energiefterspørgsel på CO2‑fri varmeproduktion, vandafsalting og direkte kulstofopsamling fra atmosfæren.

Mens vedvarende energikilder som sol, vind og geotermisk energi vinder frem, findes der en endnu mere kraftfuld mulighed, der tilbyder høj pålidelighed, høj kapacitet og konsistens, samtidig med at den har et relativt lavt CO2‑aftryk.

Den kraftfulde CO2‑fri energikilde er fusionskraftværker, som sigter mod at levere en betydelig del af verdens fremtidige efterspørgsel efter ren energi.

Fusionsenergi er vejen til at fremskynde decarbonisering

Fusion er blandt de mest miljøvenlige energikilder, fordi der ikke er skadelige atmosfæriske emissioner. Dette betyder, at fusion ikke bidrager til drivhusgasemissioner (GHG) og dermed også til den globale opvarmning.

Samtidig antyder estimater, at prisen på fusionsenergi vil være konkurrencedygtig allerede relativt tidligt i dens teknologiske udvikling. Studier ekstrapolerer kapacitetsomkostninger for fremtidige fusionskraftværker i intervallet 1–10 $/W, hvilket giver omkostningsestimater for fusionsenergi på mellem 20–100 $/MWh.

Fusionsprocessen samler to lette grundstoffer for at danne en tungere kerne, samtidig med at der frigives enorm energi. Reaktionerne foregår i en materietilstand kaldet plasma, som er en varm, ladet gas bestående af positive ioner og frit bevægelige elektroner med unikke egenskaber.

Dette adskiller sig fra fission, hvor et tungt grundstof spaltes i fragmenter. Til brændstof bruger fusion kilder som hydrogen og lithium, som er rigelige og tilgængelige.

En fusionsreaktor er nu en enhed, der bruger kernfussion til at generere elektricitet. ITER Tokamak er verdens største og mest kraftfulde fusionsreaktor.

ITER er et internationalt forsknings- og ingeniørprojekt inden for kernfussion mellem Kina, Den Europæiske Union, Indien, Japan, Korea, Rusland og USA, som har til formål at skabe energi gennem en fusionsproces, der ligner den i vores sol og stjerner.

At reproducere denne kernfussion i industriel skala på Jorden kan levere praktisk talt ubegrænset ren, sikker og overkommelig energi. Derfor er der løbende gjort en indsats for at genskabe den og udnytte energien fra den.

Click here to learn what makes nuclear fusion the ultimate clean energy solution.

Introduktion af kommercielt levedygtig fusionsenergi

Det er mange årtier siden forskere først forstod teorien om kernfussion. Siden da har store projekter arbejdet på at indsnævre afstanden mod et fusionskraftværk ved hjælp af magnetisk indespærringsmetoder.

Dette inkluderer STEP-programmet med sfærisk tokamak i Storbritannien, SPARC-tokamak i USA og CFETR i Kina samt ITER-tokamak.

Mens tokamaks har været betragtet som den mest lovende vej til et fusionskraftværk, står de over for udfordringer på grund af deres modtagelighed for plasmaforstyrrelser. Dette udgør en betydelig udfordring for kommercielt levedygtig drift. Som følge heraf pågår der forskning for at løse dette problem gennem forudsigelses- og afbødningsmetoder. Der har dog indtil nu ikke været nogen eksperimentelle demonstrationer, der viser gennemførligheden af et kraftværk.

Et forskningspapir fra den tyske startup Proxima Fusion demonstrerer den første quasi‑isodynamiske (QI) stellarator med lave tab af hurtige partikler. Fusionsenergi‑reaktordesignet menes at tilbyde den hurtigste vej til kommercielt levedygtig fusionsenergi.

Navngivet Stellaris, den er “designet til at operere i kontinuerlig tilstand og være intrinsisk stabil,” sagde Proximas medstifter og administrerende direktør Francesco Sciortino. “Intet andet fusionskraftværksdesign er endnu blevet demonstreret som i stand til dette.”

Mens stellaratorer ligner tokamak med hensyn til sammenlignelige energibevarende egenskaber, undgår deres design problematiske strøm‑drevne plasmaforstyrrelser. Disse stellaratorer uden netto toroidstrøm i plasmaet har evnen til at køre i en stabil tilstand. Det betyder, at de intrinsisk reducerer termisk og mekanisk komponenttræthed og eliminerer behovet for et dyrt plasma‑strømdrevssystem.

Dermed har stellaratorer flere fordele i forhold til tokamak, såsom større stabilitet og lavere energiforbrug. Fraværet af en Greenwald‑lignende tæthedsgrænse i stellaratorer betyder desuden, at de kan operere ved betydeligt højere tætheder, hvilket er fordelagtigt på grund af den gunstige skalering af fusionsenergi med brændstoftæthed.

Den QI‑stellarator er nu særligt lovende for reaktorteknologier på grund af dens iboende reducerede selvinducerede strømme. Blandt de undersøgte stellarator‑muligheder har den modulære, lav‑skærings‑QI‑stellarator det højeste teknologiske modenhedsniveau, som undersøges i verdens største stellarator, Wendelstein 7‑X. Den er et resultat af over 1,3 milliarder euro i finansiering fra den tyske føderale regering og EU.

W7‑X gik i drift for et årti siden, men nåede først for et par år siden sine fulde designspecifikationer. W7‑X‑eksperimenterne har nu opnået en reduktion af neoklassisk transport til et niveau, hvor turbulens er den primære drivkraft for varmetransport i plasmaet.

Dette betyder, at optimerede stellaratorer nu kan designes til at opnå neoklassiske transportniveauer, der svarer til dem i tokamaks. Som følge heraf er optimerede stellaratorer grundlæggende begrænset af de samme fysiske begrænsninger som tokamaks, samtidig med at de bevarer den afgørende stabilitet i stellaratorer.

Selvom Wendelstein 7‑X udvikles til forskning og er placeret ved Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP) i Tyskland, kunne Stellaris en dag forsyne elnettet.

“IPP er en pioner inden for stellaratoroptimering. I de senere år har vi kunnet designe stellaratorer, hvis fysiske egenskaber forudsiges at give hidtil uset ydeevne. Dette efterlader stadig mange teknologiske og ingeniørmæssige udfordringer, problemer som Proxima Fusion modigt har tacklet i samarbejde med IPP i denne første‑af‑sin‑slags undersøgelse,” sagde Prof. Dr. Per Helander, leder af Stellarator Theory Division ved Max Planck IPP. “Dette er vigtigt og nødvendigt arbejde på vejen mod et fusionskraftværk, som vi håber at fremskynde gennem dette samarbejde.”

Designet vil blive realiseret med Proximas første demonstrator, som forventes at blive færdiggjort om seks år. Demonstrationsstellaratoren Alpha vil blive den første fusionsenhed nogensinde, der viser nettoenergiproduktion i en stabil tilstand.

Dette vil lægge grundlaget for virksomhedens første 1 GW fusionsreaktor, som den håber at sætte i drift i løbet af 2030’erne.

Udnyttelse af AI til at tackle den største udfordring

Uafhængig af Max Planck Institute for Plasma Physics har det München‑baserede Proxima i sidste sommer rejst 20 millioner euro i finansiering for at bygge den første generation af fusionskraftværker baseret på QI‑stellaratorer med højtemperatur‑superledere og gøre fussion til en levedygtig forretning.

Den forudgående og overtegnet seed‑runde blev ledet af det schweiziske VC‑firma Redalpine med deltagelse fra den tyske regeringsstøttede DeepTech & Climate Fonds, den bayerske regeringsstøttede Bayern Kapital og Max Planck‑stiftelsen.

Dens eksisterende investorer, herunder Tomorrow Fund, Wilbe, High‑Tech Gründerfonds, UVC Partners og Plural, fordoblede også deres pre‑seed‑investeringer.

Proxima Fusions fokus, som vi har beskrevet, er QI‑stellaratorer, som de siger har potentiale som en sikker, CO2‑fri og i praksis ubegrænset energikilde. En stellarator er en ring af magneter i form af en donut. Disse magneter er præcist placeret og kan indeholde plasma.

På det tidspunkt bemærkede virksomheden, at resultater fra stellar‑optimering har forstyrret feltet for kernfussion, hvilket gør det muligt at tackle udfordringerne med en tilgang, der fokuserer på ingeniørarbejde og simulering samt udnytter avanceret beregning.

Fremskridt inden for beregningskraft er det, der gør det muligt for Proxima Fusion at tackle den største udfordring med stellaratorer — kompleksiteten ved at designe og bygge dem. Det var netop denne kompleksitet, der fik forskere til at vælge tokamak i 1960’erne.

Dog hjælper AI‑supercomputere nu Proxima‑teamet, som inkluderer ingeniører fra Google, SpaceX (SPCX ), Tesla (TSLA ), MIT og McLaren Formula‑1, med at bygge deres fusionsreaktordesign.

AI gør det muligt for virksomheden hurtigt at iterere de bedste fusionsreaktordesigns baseret på nøgleparametre som omkostninger, effektivitet og materialetilgængelighed. Dette fjerner behovet for at bygge flere prototyper, så Proxima kan begynde at bygge en fungerende demonstrator med det samme. Ifølge Sciortino:

“Forståelsen af kompleks geometri og dens konsekvenser er alt i stellaratorer. AI hjælper Proxima med at afdække mønstre, der fører til enklere, hurtigere og billigere designs.”

Stellaris er her designet til at generere mere kraft pr. volumenhed end enhver anden stellarator. Til dette anvendes højtemperatur‑superledende (HTS) magneter for at skabe stærkere magnetfelter. Dette muliggør ikke kun størrelsesreduktion, men også mere effektive, omkostningseffektive og hurtigere at bygge reaktorer.

Virksomheden bruger også kun eksisterende materialer, hvilket betyder, at reaktorerne kan bygges med tilgængelige forsyningskæder.

“For første gang viser vi, at fusionskraftværker baseret på QI‑HTS stellaratorer er mulige. Stellaris‑designet dækker en enestående bredde af fysik‑ og ingeniøranalyser i ét sammenhængende design. For at gøre fusionsenergi til virkelighed skal vi nu gå videre til et fuldt ingeniørdesign og fortsætte med at udvikle de muliggørende teknologier.”

– Dr. Jorrit Lion, medstifter og chefforsker hos Proxima Fusion

Med alle disse resultater sagde Ian Hogarth, partner hos Plural, at Proxima har bevist, hvad de satte sig for med Stellaris‑positioneringen:

“QI‑HTS stellaratorer som den førende teknologi i den globale kapløb om kommerciel fussion.”

Virksomheden planlægger sin Stellarator Model Coil (SMC) demo‑magnet i 2027, som vil teste og validere teknologien bag spolerne, der anvendes i reaktoren, og bevise gennemførligheden af at bruge HTS‑materialer i et så komplekst magnetisk spolesystem. Dette vil fuldt ud fjerne risiciene ved HTS‑teknologi, før der bygges en fuldskala stellarator‑enhed som “Alpha”, som forventes at opnå netto‑fusionsenergiproduktion.

“I lyset af stigende globale energibehov og det voksende behov for europæisk energisikkerhed har det aldrig været mere presserende at låse op for ubegrænset, ren energi gennem fussion, og Proxima er forpligtet til at lede Europa ind i en fusionsdrevet fremtid.”

– Sciortino

Click here to learn how AI is helping improve nuclear fusion.

Stor nuklear satsning blandt store teknologivirksomheder

Interessant nok er det ikke kun små private virksomheder, men også store offentlige organisationer, der gør fremskridt på området. Selvom de investerer i fusionskraftværker, er deres fokus primært på små modulære reaktorer (SMR’er), som ikke er fusionskraftværker, men en type nuklear fissionsreaktor. Disse SMR’er er ikke kun hurtige at sætte i drift, da konstruktionen tager mindre tid, men de er også mere effektive end store nukleare reaktorer drevet af AI‑mani.

Da de betragtes som en væsentlig drivkraft for økonomisk vækst i fremtiden, har både den private sektor og regeringerne investeret milliarder af dollars i forskning i fusionskraftværker, da de stadig befinder sig i udforskningsfasen og endnu ikke er offentlige.

Kernfussion har faktisk været under forskning i omkring 75 år, og på trods af dette har den ikke genereret nettoenergi på en meningsfuld måde. Ifølge Cathie Woods Ark Invest’s rapport “Big Ideas for 2025” er private fusionsvirksomheder lovende gennembrud i de kommende år, men “kommercialisering kan tage yderligere ~15 år.”

1. Microsoft

Sidste år i september sikrede Microsoft (MSFT ) en aftale med Constellation Energy (CEG ) om at genåbne Three Mile Island-atomkraftværket for at hjælpe teknologigiganten med at imødekomme den stigende energiefterspørgsel. Anlægget blev lukket i 2019, men vil nu åbne i 2028 og vil være i drift indtil mindst 2054.

“Denne beslutning er det mest kraftfulde symbol på genoplivningen af atomkraft som en ren og pålidelig energikilde,” sagde Joe Dominguez, administrerende direktør for Constellation Energy Corp. (CEG), et selskab med en markedsværdi på 75,7 mia. $, hvis aktier i øjeblikket handles til 241,65 $, op 7,65 % år‑til‑dato.

Den største producent af CO2‑fri energi i USA, Constellation, driver en flåde af atomkraftværker. Genstarten af Three Mile Island vil levere over 800 MW strøm, som alle vil blive købt af Microsoft under den 20‑årige energiforsyningsaftale.

Derudover har Microsoft en kontrakt med Helion om at købe elektricitet fra deres første fusionskraftværk, så snart det begynder at producere strøm i 2028.

Med en markedsværdi på 2,95 billiarder $, handles MSFT-aktier i øjeblikket til 398,60 $, ned 5,81 %. Selskabet betaler en udbytteafkast på 0,84 %. For Q4 2024 rapporterede selskabet en omsætning på 69,63 mia. $, en vækst på 12,3 % år‑over‑år, mens indtjeningen pr. aktie (EPS) lå på 3,23 $.

Microsoft leder inden for kommercialisering af AI, med sin kunstige intelligens‑forretning, der i år nåede 13 mia. $ i årlig omsætningshastighed. Dette skyldes deres tætte partnerskab med ChatGPT‑producenten OpenAI. Selskabet udgav også Copilot‑mærkede AI‑assistenter sidste år.

2. Google

Google har indgået partnerskab med Kairos Power om op til syv SMR’er med en samlet kapacitet på 500 megawatt. Dette vil hjælpe den syv år gamle startup med at bringe sin første kommercielle reaktor i drift inden udgangen af dette kvartal og yderligere reaktorer inden 2035. Kairos har også sikret 300 mia. $ i finansiering fra den amerikanske energiministerium til sit Hermes‑projekt, et demonstrationsanlæg for nukleare reaktorer.

Han kalder denne aftale “banebrydende,” sagde Michael Terrell, Googles seniordirektør for energi og klima:

“Vi mener, at atomkraft kan spille en vigtig rolle i at hjælpe os med at imødekomme vores efterspørgsel, og gøre det på en ren og døgnåben måde.”

Ud over at støtte ren vækst mener Terrel, at atomkraft vil hjælpe dem med at “levere på AI‑fremskridtet.” Desuden, hvis disse projekter skaleres globalt, kan det også hjælpe Google med at “levere enorme fordele til samfund og elnet rundt om i verden,” tilføjede han.

Derudover har Google også investeret i TAE Technologies, et firma, der i flere år opererede i stealth‑tilstand og har rejst over en milliard dollars til at udvikle fusionsenergi. Google har været i partnerskab med TAE siden 2014.

Med en markedsværdi på 2,08 trilliarder $, handles GOOGL-aktier i øjeblikket til 171,65 $, ned 10,05 %. Selskabet betaler en udbytteafkast på 0,47 %. For 4Q24 rapporterede moderselskabet Alphabet (GOOG ) en omsætning på 96,47 mia. $ og en EPS på 2,15 $.

Selskabet rapporterede en omsætning på 11,96 mia. $, drevet af AI‑boom, selvom det stadig ligger bag Microsoft og Amazon. Det forventer 75 mia. $ i kapitaludgifter i år, drevet af opbygning af datacentre og infrastruktur til AI.

Konklusion

Interessen for nuklear energi, både fussion og fission, stiger, da verden søger en ren, pålidelig energikilde til at imødekomme stigende energibehov, understøtte AI‑initiativer og nå ambitiøse netto‑nul‑CO2‑mål.

Når det gælder fusionsenergi, har tokamaks historisk set været brugt som magnetisk indespærringsenheder i fusionsreaktorer. Men mens de holder plasmaet varmt, får stellaratorer nu opmærksomhed på grund af deres evne til at holde plasmaet stabilt. Med AI, der tackler den største udfordring ved stellaratorer — kompleksiteten — kan de blive den foretrukne mulighed for et fremtidigt fusionsenergianlæg.

Her leder Proxima Fusion anklaget mod en kommercielt levedygtig løsning ved at udnytte AI‑drevet design, højtemperatur‑superledere og stellarator‑teknologi. Med deres første demonstrator på vej til færdiggørelse om seks år og planer om en 1 GW fusionsreaktor i 2030’erne, sætter Proxima nye standarder i kapløbet om at låse op for en ubegrænset, CO2‑fri energikilde.

Efterhånden som de globale energibehov stiger, og nødvendigheden af at dekarbonisere intensiveres, bliver fussion hurtigt en forestående realitet!

Click here to learn about the first commercial nuclear fusion project announced.

Studierreference:

1. Lion, J., Anglès, J.-C., Bonauer, L., et al. (2025). Stellaris: En højfelt quasi‑isodynamisk stellarator for et prototypisk fusionskraftværk. Fusion Engineering and Design, Under udgivelse, Korrigeret bevis, 114868. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2025.114868