打造新時代潔淨能源 德國核融合反應爐試運轉

2016-02-16 16:37

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德國總理梅克爾(右二)3日出席了運轉啟用儀式。(美聯社)

德國總理梅克爾(右二)3日出席了運轉啟用儀式。(美聯社)

德國科學家3日開啟了新核融合反應爐文德爾施泰因7-X(Wendelstein 7-X, W7X)的首波試驗,並由總理梅克爾(Angela Merkel)親自按下啟動開關,儘管這項技術可能還需要數十年的時間,但科學家冀望,核融合技術未來能取代化石燃料及傳統核分裂反應爐(nuclear fission reactors),帶來安全又環保的新核能形式。

擁有物理學博士學位的德國總理梅克爾說:「作為一個工業國家,我們想要證明一個經濟實惠、安全可靠及能永續使用的能源是可行的,且不會造成任何經濟競爭力的損失。」

站在巨人的肩膀上繼續努力

這項研究是由位於格賴夫斯瓦爾德(Greifswald)著名的馬克斯普朗克研究中心(Max Planck Institute, MPI)主導,並已歷時9 年的製造及實驗。而此次的試驗為了模擬太陽內部的環境,科學家將微量的氫氣注入這個特殊的環狀裝置內,並持續不斷加熱,直到它變成超熱氣體,也就是俗稱的電漿(plasma)

耗資4億歐元(約新台幣147億)打造的W7-X,去年12月曾以較易加熱的氦(helium)作為材料,當時成功維持1/10秒的氦電漿,今年希望能成功製造出氫電漿。

德國新式核融合發電廠的內觀。(美聯社)
德國新式核融合發電廠的內觀。(美聯社)

參與此項計畫的科學家沃爾夫(Robert Wolf)表示,W7-X並不是設計用來生產能量的,而是用來測試當要進行能量生產時所可能面臨的各種極端情況。此次計畫是製造出氫電漿,且能維持氫電漿穩定狀態30分鐘,並達到核融合的理想溫度-攝氏1億度。沃爾夫說:「我們預計目標是2025年,但當然是越快越好。」

這個看起來類似托卡馬克(tokamak)的環形裝置,其實是德國的研究團隊利用美國物理學家萊曼史匹哲(Lyman Spitzer)發明的仿星器(stellarator),兩者雖然有著類似的外型,但仿星器是利用複雜的磁線圈(magnetic coils)系統以達到相同效果。

此項研究計畫的主要負責人克林格(Thomas Klinger)表示,這項裝置利用強電場(strong electric)讓電漿能待在裝置內更長的時間,直至核融合發生。不同於托卡馬克雖易打造,但卻極難操作,克林格說:「仿星器穩定非常多,雖然它在裝置打造上非常困難,但在操作上卻相對簡單。」

梅克爾巡視電廠。(美聯社)
梅克爾巡視電廠。(美聯社)

打造安全無核廢料的家園

相較於傳統利用核分裂所生產的核能,所產生的高輻射巨量核廢料,核融合所製造的核廢物幾乎是沒有,負責此項裝置的團隊負責人基朗尼克(Jelonnek)說:「這是一個非常乾淨的能源,幾乎是乾淨到不可能再期待有比它更好的選項出現了。我們並不是為了我們自己而努力,而是為了我們的下一代和後代子孫。」

 儘管仍有許多科學家對於核融合發電持保留態度,但梅克爾總理認為核融合的優點是顯而易見的。威斯康辛大學(University of Wisconsin)的物理教授安德森(David Anderson)也表示:「這項裝置的成功啟動已是傲人的顯著成果,因為這是一個艱苦且漫長的過程。W7-X是一項了不起的成就,且全球將引頸期盼其所帶來的結果。」

德國3日開始嘗試以核融合方式進行核能發電。(美聯社)
德國3日開始嘗試以核融合方式進行核能發電。(美聯社)

 

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