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核聚變提供無盡能源 2035年水氫「發電」試驗

各國自1930年代開始研究清潔能源,「人造太陽」的融合技術最近才有些許進展;2月,劍橋附近卡爾漢村的科學家,在實驗場所創下五連續秒鐘內製造出5900萬焦耳能量的紀錄;雖然這隻夠一戶人家一天的用電量,卻證明核融合在地球上是可能持續的,也對法國南部國際熱能核實驗反應爐(ITER)的研究團隊,提供極大的鼓舞。

共有35國家正在合作核融合技術,希望發展出像太陽中心的氫聚變而產生乾淨的新能原因。圖為俄國制的線圈,正運往法國組合。(Getty Images)

各國自1930年代開始研究清潔能源,「人造太陽」的融合技術最近才有些許進展;2月,劍橋附近卡爾漢村的科學家,在實驗場所創下五連續秒鐘內製造出5900萬焦耳能量的紀錄;雖然這隻夠一戶人家一天的用電量,卻證明核融合在地球上是可能持續的,也對法國南部國際熱能核實驗反應爐(ITER)的研究團隊,提供極大的鼓舞。

有線電視新聞網(CNN)報道,人口已達80億,卻因使用過多化石燃料,承受溫室效應與危機的地球,對清潔能源的需求之急切可知,而核融合(Fusion Energy)是在地球創造第二太陽般提供無盡能源的最佳可能。

核融合的原理是把天性相斥的兩個分子強力融合,方法是注入少量的燃料到環磁機(tokamak),啟動巨大的磁力,創造出電漿,然後加溫到最大極限,強迫那兩個分子融合為一,過程中會產生氦(Helium)和中子(Neutron)。

氦和中子的質量都比原來的本身輕,其中「減掉」的物質,會轉化為巨大的能量。脫離電漿的中子撞擊環磁機內壁,變成熱能,可以用來煮開水、產生蒸氣、推動渦輪發電。

問題是,電漿所需的攝氏1.5億度高溫,是太陽核心溫度的10倍,怎麼可能在地球上產生?唯一的辦法就是模仿太陽,因為它就是每秒鐘融合好幾百噸氫氣和氦氣的巨大電漿球。

ITER團隊受了英國實驗成果的鼓舞,希望自己更好的設備能靠注入50兆瓦( megawatts),試驗出500兆瓦的能量。更重要的是,持續更長的時間。因為唯有長時間融合,才可能將這個「試驗成功」的理論商業化。

位於加州的國家實驗室可望達到人類發展能源的新里程,但距離商轉可能還要十幾年時間。(路透)

各國積極研究核融合技術,圖為位於德國的反應器「維德斯坦7-X」,研究透過核融合技術產生潔淨能源。(美聯社

ITER計劃離商業化更進一步的理由是用淡水、海水都含有的氫同位素( deuterium)和三重氫(tritium)來融合,500毫升的水加上少許三重氫產生的融合能量,就足夠一戶人家用一年。三重氫目前很稀有,全球僅有20公斤,但試驗需求每年不過400公克。每公克要價3萬美元。

用水融合發電的材料產出能量比是1比800萬,人類會繼續試驗,35國科學家在法國普羅旺斯省聖保羅杜杭(Saint-Paul-lez-Durance)的小太陽計劃,不斷在擴增器材,就是證明。750頓重的起重機正在建造一座2.3萬噸的環磁機;這是一座由100萬個組件、1000個零件組成,有三座艾菲爾鐵塔重、部分直徑達24米的龐大實驗器。

ITER計劃2025年融合出第一堆電漿,如果一切順利,將於2035年開始水氫分子「發電」實驗。

新聞辭典/核融合

根據美國(DOE)官網上的解釋,核融合反應為太陽和其他恆星提供動力。在融合反應中,兩個輕原子核合併形成一個較重的原子核。這個過程釋放出能量,因為所得單核的總質量小於兩個原始核的質量,剩餘的質量變成了能量。假如科學家能研發出一種方法來利用核融合所產生的能量,可能是一種重要的能源生產方法。

從事融合能源應用的研究人員對氘-氚(DT)融合反應特別感興趣。氘-氚融合產生一個氦核(或α粒子)和高能中子。在此過程中釋放出比大多數融合反應遠遠更多的能量。

在未來潛在的融合發電廠中,DT反應產生的中子會產生能量供我們使用。研究人員專注於DT反應,因為它們會產生大量能量。

責任編輯: 方尋  來源:世界日報 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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