麻省理工與私人企業聯手研究核融合技術,盼 15 年內投入電網

作者 | 發布日期 2018 年 03 月 16 日 8:15 | 分類 尖端科技 , 核能 , 能源科技 follow us in feedly

麻省理工目前正與私人企業 Commonwealth Fusion Systems(CFS)研發核融合技術,計劃用新型超導材料製造出世界上第一個核融合發電反應爐,CFS 執行長 Robert Mumgaard 更設定雄心勃勃目標,盼在 15 年內將 200MW 核融合電力輸入電網。




核融合產生能量可與太陽比擬,藉由將氘與氚原子置於高溫或高壓下,其引起的聚合反應會產生中子、氦與大量能量,可利用這些能量來生產電力。由於取材容易與無放射性污染,安全性與能量生產量皆比核分裂技術佳,因此核融合發電被認為是下一代的能源希望,自 1950 年來便有許多科學家研發核融合技術。

不過至今還沒有一座核融合發電廠建成,尚有諸多障礙待跨,像是能量不足無法促使聚合反應或是成本因素。目前世界最大核融合實驗反應爐(ITER)位於歐洲,由歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、南韓和美國 7 個成員資助和協助運行,但由於成本過高,據報導,美國政府試圖削減預算。

相較之下麻省理工核融合反應爐成本似乎更低。與 ITER 相同,麻省理工核融合反應爐也是採用托卡馬克(Tokamak)系統,但其研發一種鐿-鋇-銅氧化物(YBCO)超導材料,讓科學家可以製造體積更小,但能量更大的磁鐵,能有效減少核融合所需的能量。約克大學電漿物理教授 Howard Wilson 表示,磁場越大,核融合壓力就會越緊密。

該超導材料除了能讓電子在無阻力的情況下流動,其產生的強大磁場也能阻止電漿與環管形(doughnut-shaped)腔室接觸,讓機器不受到高溫與高壓影響。據團隊介紹,該磁場強度是傳統磁場的 4 倍,並能提供 10 倍左右能量。

麻省理工將反應爐命名為 Sparc,體積只有 ITER 的六十五分之一,目前設計用於生產約 100MW 熱量,還不會把他轉換成電力,但理論上,轉換成電力後約可滿足一座小城市的電力需求。

不過該技術也有不少挑戰待解決,麻省理工電漿科技與核融合中心(PSFC)副主任 Martin Greenwald 表示,團隊還沒製造出磁體與實際應用於機器實驗,團隊還需要學習如何建造和操作設備,未來也要想盡辦法將該技術帶離實驗室外。

Wilson 則表示,雖然這是個令人振奮的研究結果,但要在 15 年內投入電網可能還言之過早。麻省理工研究副校長 Maria Zuber 表示,這項研究是個可靠並可行的乾淨能源,同時也是對抗氣候變遷的重大進展,假如如果團隊研究成功,未來能源體系將會有所改變。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:麻省理工學院