「乾淨的無限能源」會成真嗎?七大經濟體斥資6800億合建,世界最大「核融合反應爐」開始組裝

2020-07-29 19:10

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位於法國、由多國聯合興建的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)開始組裝,預計2025年才能完成。(AP)

位於法國、由多國聯合興建的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)開始組裝,預計2025年才能完成。(AP)

世界最大核融合設施終於開始組裝了!全球七大經濟體共同興建的「國際熱核融合實驗反應爐」28日宣布動工組裝,預計將在2025年完成初步實驗,挑戰以核融合生產潔淨能源的可能性,雖然核融合投入商業運用至少還要10年以上的努力,但法國總統馬克宏表示,非常看好這項各國戮力合作的計劃。

全球最大核融合反應爐「國際熱核融合實驗反應爐」(ITER)28日開始組裝,這座造價高達200億歐元(約台幣6865億元)、充滿未來感的神秘設施,預計5年後完成,將用於生產超級高熱的電漿用作融合反應的動力來源。

BBC報導,ITER位於法國南部聖波萊迪朗克(Saint-Paul-lez-Durance)的卡達拉舍(Cadarache)核能研究中心,整體計劃從2006年開始,由中國、歐盟、印度、日本、南韓、俄羅斯與美國共同參與,但歐盟支出占比4成以上。路透(Reuters)報導,ITER原定在2020年首次生產極熱電漿、2023年達到商轉,卻因為各國預算問題延宕至今。

位於法國、由多國聯合興建的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)開始組裝,預計2025年才能完成。(AP)
位於法國、由多國聯合興建的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)開始組裝,預計2025年才能完成。(AP)

核分裂與核融合

目前人類使用的核能電廠主要仰賴核分裂作用,藉由中子去撞擊較重的(原子序數較大的)原子,讓其分裂成較輕的原子,釋放出龐大能量。核分裂多數使用鈾-235或鈽等原料;核融合則是由較輕的核子相互碰撞並結合成新的核,過程中也會釋放巨大能量,後者是恆星持續發光發熱的能量來源,而且所產生的放射性物質對環境的危害程度比較小。

法國總統馬克宏(Emmanuel Macron)在開工典禮上表示,這項計劃將促成各國團結,為了共同目標而奮鬥。馬克宏說:「ITER代表著對未來的信心,歷史上最偉大的進步,往往是從大膽的賭注、充滿困難的旅程開始。

「起初,障礙似乎總會比創造與進步的意志力來得更大,但ITER出自發掘精神與雄心壯志,背後理念是明天會比今天更好,這都要歸功於科學進步,」馬克宏說。

位於法國、由多國聯合興建的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)開始組裝,預計2025年才能完成。(AP)
位於法國、由多國聯合興建的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)開始組裝,預計2025年才能完成。(AP)

創造下一代的能源!

ITER啟用之後,會將生產出的高熱電漿注入名為托卡馬克(tokamak,又稱環磁機)的環狀中空儀器,用以持續產生核融合反應,這個步驟能否成功也代表核融合能源投入商業運用的可能性。英國原子能管理局(UKAEA)局長查普曼(Ian Chapman)告訴BBC:「這是整個計劃裡非常令人興奮的階段,我們大多數人加入核融合計劃是為了改變世界,為了下一代創造極為不同的能源製造方式。我們都知道,我們需要ITER的成功。

查普曼說:「我們希望能在5年內見到第一批電漿,它不會存在很久,大概只能維持幾毫秒,但足以證明(反應爐)磁功能沒問題即可。到時還會有更多需要組裝的組件,每一步都是核融合邁向商轉的里程碑。」

歐洲聯合環狀反應爐

查普曼領導英國國家實驗室卡勒姆核融合中心(Culham Centre for Fusion Energy)的磁局限融合(Magnetic confinement fusion)計劃,該中心擁有世界上最大的磁侷限融合反應爐「歐洲聯合環狀反應爐」(Joint European Torus,JET)。

JET曾在1997年成功完成實驗,當時總共輸入24MW(百萬瓦特),輸出是16MW,持續不到一秒鐘的時間,換算後的聚變能增益系數(Q值)僅0.67,但已創下核融合能量世界紀錄。而此次ITER在許多層面都是JET反應爐的升級版,預計其Q值將達到10。

位於法國、由多國聯合興建的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)開始組裝,預計2025年才能完成。(AP)
位於法國、由多國聯合興建的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)開始組裝,預計2025年才能完成。(AP)

支持核融合的意見認為,這是種乾淨且無限生產的能源,可以幫助人類對抗氣候變遷。但亦有聲音質疑,核融合的商轉可能性很低,光是要輸入巨大能量都已令科學家頭疼。ITER需要在攝氏1.5億度的高溫之下才能完成核融合反應。

英國原本也透過歐盟成為ITER計劃的成員之一,但因為決定退出歐盟,如今無法再參與計劃,或者需要在正式脫歐後另外研議加入的方式。但英國2019年已重新與歐洲議會簽訂協議,保持JET計劃的成員身分。

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