核融合的原理因近似太阳,长久以来被人们视为具备洁净、用不尽等特质的终极能源。因此,核融合发电也有「人造太阳」之称。

《壹苹新闻网》综整外电,为读者介绍核融合技术有如能源科技领域中的「圣杯」(Holy Grail,耶稣受难前最后的晚餐使用的杯子,引喻为永生不息、至高无上的发明)。

「华尔街日报」报导,美国美东时间13日上午10时(台北时间13日晚间11时)在华府的能源部本部宣布核融合技术进展。

负责研究的是劳伦斯利佛摩国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory,LLNL)。

 

美国能源部宣布劳伦斯利佛摩国家实验室在核融合技术的重大突破。图为技术人员在检查实验设备。美联社
美国能源部宣布劳伦斯利佛摩国家实验室在核融合技术的重大突破。图为技术人员在检查实验设备。美联社

原理等同太阳发光热 美宣布技术突破

 

「金融时报」11日披露,劳伦斯利佛摩国家实验室的科学家已从实验性核融合反应中达成「净能量增益」。

实验室的「国家点火设施」(National Ignition Facility)使用近200具雷射将氢原子加热到超过摄氏 1亿度的高温及超过地球大气层1000亿倍的压力。在此极端条件下产生一种称为等离子(或称电浆)的状态,在这种状态下氢原子会融合进而释放出巨大能量,这与太阳发光发热的原理相同。

核融合因可望成为比化石燃料或现有核能所使用核分裂技术更洁净、取之不尽的能源,早引起全球投资者和数十家公司的极大兴趣。

劳伦斯利佛摩国家实验室位于加州,是全球首屈一指的核能研究所。路透社
劳伦斯利佛摩国家实验室位于加州,是全球首屈一指的核能研究所。路透社

能量更大且无污染 远胜现有核能技术

 

各国现有的核电厂均是透过核分裂产生能量,全球约10%电力来自核电,虽几无碳排,但所生废弃物的放射性恐千年都不会消失。反观核融合既不产生会长久存在的废弃物,也不会有化石燃料燃烧产生的二氧化碳和其他温室气体,且可用氢等常见元素透过原子融合,产生近乎无限的能量。

核融合产业协会(Fusion Industry Association)追踪的投资情况显示,近年已有超过50亿美元资金注入各家民间的核融合相关企业。各家企业都在研究不同的核融合反应炉设计,大部分仍仰赖等离子状态的核融合。

但核融合距离商业使用仍有很长一段路,最大障碍之一是至今仍无法实现所谓净能量增益(net energy gain),即核融合输出能量要大过用于加热原子的雷射光束输入能量。这也使美国这次的突破更加难得。

科普相关网站指出,核能发电的核分裂运用铀元素分裂时的热能制造能源,而核融合运用元素加总的力量,运用上亿度高温让氢或重氢(氘、氚)等元素的原子核变成电浆状态,使相斥的原子核互相依附在一起,相关技术也是核融合发电最难克服的技术之一,毕竟这等同于做出一颗太阳。

技术人员在实验设备内部检查机件。路透社
技术人员在实验设备内部检查机件。路透社

各国竞研 首座核融合电厂最快十余年后现身

 

包括美国、中国、欧盟、日本、南韩、巴西等国都致力研发核融合技术。哥伦比亚广播公司新闻网(CBS News)指出,目前全球最大的核融合研究计划是由35国政府集资约220亿美元的「国际热核实验反应炉」(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER),也在攻关与美国同样的课题。

白宫表示,目前全球30多家民间核融合企业有2/3在美国,大部分都成立于过去10年间,「借由与这些民企的合作,我们有机会让他们留在美国发展,进而巩固美国在核融合技术的领先地位」。

美国劳伦斯利佛摩国家实验室技术人员检测实验装备。路透社
美国劳伦斯利佛摩国家实验室技术人员检测实验装备。路透社

中国举国体制 全力追赶

 

中国声称要利用社会主义「制度优势」,以举国体制集中力量办大事的风格,全力攻关的中国核融合实验「人造太阳」项目,今年也有所进展。据「环球时报」10月的报导,中核集团核工业西南物理研究院科研团队在10月19日成功让HL-2M等离子体电流突破100万安培(1兆安),距离核融合点火更进一步。

「华盛顿邮报」报导,目前核融合领域的专家认为时间倒还次要,最主要症结在于各国政府与民间财力能否加大资助研发力道,如果条件允许,第一座核融合发电的原型厂有可能在2030年代出现,届时距离实现商用就为时不远。(综合中央社、外电报导)

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