核融合反應爐開始組裝 15年後發電 人造太陽 創造終極乾淨能源

編譯/韋士塔 |2020.09.19
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編譯/韋士塔

位於法國普羅旺斯的「國際熱核融合實驗反應爐」(ITER)是全球最大核融合工程設施,目前已開始組裝,預計2035年起開始輸送能源。科學家指出,這項被稱為「人造太陽」的計畫,將複製太陽內部的反應,從而產生終極乾淨能源。

目前常見的核電廠所採用的技術是「核分裂」,以鈾或鈽為燃料,雖能產生穩定與大量的電力,但運轉時會產生有害的放射性廢棄物,還有核廢料儲存、核電廠安全性等問題。「核融合」技術則是將氘與氚原子置於高溫或高壓下引起聚合反應,會產生中子、氦與大量能量,再利用這些能量來發電。

自1950年代起,核融合成為科學家夢想中的終極能源,但操作核融合,以及提取核融合龐大能量的技術門檻極高,直到ITER才有所突破。

ITER計畫在2007年達成協議,參與的國家包括美國、中國大陸、歐盟、印度、日本、俄羅斯和南韓。ITER原定2020年初首度運轉,2023年達成完全核融合反應。相關經費原本預估需50億歐元,但迄今已支出逾120億歐元。

這項跨國計畫不僅技術研發困難度極高,更牽涉國際政治及龐大經費。ITER反應爐建設作業分工於各個國家,溝通時容易產生歧見;此外,政治因素常導致各國協調時陷入僵局,許多重要議題難以達成結論,拖累決策效率;再加上資金籌募、預算超支以及最近的新冠疫情影響,導致ITER計畫數度延遲,直到今年7月才再次啟動。

ITER計畫的托卡馬克(Tokamak)核融合設備組裝作業正式展開,這種裝置有「人造太陽」之稱,可產生極高溫和能量。研究團隊希望,托卡馬克反應爐能夠證明核融合是安全、高產能、環保的大規模無碳能源。英國原子能管理局(UKAEA)執行長查普曼(Ian Chapman)指出,研究團隊預計5年內進行電漿測試,證明這項計畫的可行性,奠定商業化基礎。

ITER理事長畢加特(Bernard Bigot)博士表示,ITER反應爐將複製模擬恆星中心自然的反應過程,透過重氫原子的碰撞形成氦,在過程中釋放巨大能量。畢加特把核融合裝置稱為「能源奇蹟」,認為這種方式使用的燃料容易獲取,並能提供廉價、乾淨和安全的能源,沒有放射性廢物或其他風險,也不會排放溫室氣體。

畢加特博士坦言,ITER計畫非常複雜,精細程度如同組裝一隻瑞士手表;但ITER理事會將竭盡全力,達成嚴苛的時程表和技術要求,朝這個偉大的目標邁進。

南韓總統文在寅表示,ITER計畫將創造人造太陽,產生「夢想中的能源」。法國總統馬克宏則說,世界上最偉大的進步,通常需要大膽的賭注,並歷經一段崎嶇道路;他讚許ITER如同一項「和平承諾」,讓許多國家同心協力,為實現共同利益而放棄歧見。

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