2017-12-07 | 編輯:Delilah Lin 239 瀏覽人次

世上最大的核融合實驗反應爐施工進度已過半,預計 2025 年首度測試

 
世界上最大的核融合實驗反應爐 ITER 最近宣布其施工已完成一半,專家估計它將在 2025 年 12 月進行第一階段測試,若實驗成功,將協助第一批核融合發電廠在 2040 年前投入運行,營運成本和核分裂反應爐相當,但少了反應爐熔毀的風險,也不會再產生壽命超長的放射核廢料。
 
國際熱核融合實驗反應爐(ITER)為一個旨在研究可行性核融合的巨型工程,目標是從電漿物理實驗研究到大規模電力生產的核融合發電廠,建成後將成為世界上最大的磁約束電漿物理學實驗場,同時也是目前建設中、世界上最大的實驗性托卡馬克(Tokamak,註)核融合反應爐。
 
ITER 項目由歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、南韓和美國 7 個成員實體資助和運行,歐盟為 ITER 主辦方,貢獻資金約 45% 左右,其他六方各貢獻約 9%,項目則預期將持續 30 年:10 年用於建設,20 年用於運行。

核融合,太陽產生巨大能量的方式,科學家如果能找到一個方法將「太陽」能量拉到地球上,將提供人類安全又充足的電力長達數百萬年,維基百科指出,核融合產生的能量能極大抵過 10 萬座核分裂發電廠。
 
ITER 尋求的是一種相對低風險但成本較高的融合方式,稱為磁約束融合(magnetic confinement fusion),當氫的兩種同位素氘、氚原子於托卡馬克環形反應爐內被超強磁場長時間擠壓時,會被加熱成等離子體。
 
但要製造能夠承受原子融合的機器不容易,科學家需將氫等離子體不斷加熱到 1.5 億 ℃(這是太陽核心的 10 倍溫度),而用來約束等離子體亂竄的超導磁體需冷卻到零下 269℃,與星際空間一樣冷,位於機器中心的 1,000 噸電磁鐵要承受 6,000 噸以上的壓力,相當於太空梭(Space Shuttle)起飛推力的 2 倍,才有足夠時間讓兩個較輕的原子核融合成一個較重的原子核。
 
而 ITER 最近發出聲明表示,項目已經順利施工超過一半,預估 2021 年就可全數建造完成,2025 年進行首次測試,一旦實驗成功,ITER 就能證明商業化的核融合發電廠有機會在世界各地展露頭角,雖然 ITER 本身不會用於商業用途供電,但其技術可協助相關工程打造。國際熱核物理研究所預計,核融合發電廠最快有機會於 2040 年加入能源發電行列。
 
核融合具備許多潛在吸引力,首先,做為燃料的氫同位素在地球上相對豐富,「氘」可從海水中提取,而「氚」可從核融合反應本身產生的中子生成;此外,相對於傳統核分裂反應爐所產生的輻射污染物,核融合生成的放射性廢料壽命很短,也沒有反應爐熔毀的風險。
 
只不過,ITER 項目負責人 Bernard Bigot 現在最擔心的是美國總統川普正在削減對核融合投資的預算,目前消息為 2018 年時將直接從 1.2 億美元砍到剩 6,300 萬美元。Bigot 告訴《路透社》,如果美國在 2018 年沒有提供必要資金,整個項目都會受到影響。
 
註:托卡馬克(Tokamak),又稱環磁機,是一種利用磁約束來實現磁局限融合的環性容器,看起來像一個輪胎或甜甜圈。
 
(合作媒體:科技新報。首圖來源:ITER
 
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