核融合電廠何時成真?英國:可能要 2050 年後才會商轉

作者 | 發布日期 2019 年 11 月 01 日 14:08 | 分類 核能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


我們可以在許多科幻動畫、電影發現核融合的身影,科學家正努力在地球上打造可媲美太陽的能量場,追求無盡且乾淨的供電來源,不過現實似乎還離「豐滿的理想」有一段距離,可能要 2050 年後才能看見核融合電廠。

為了尋求穩定的發電來源,人們投入核融合反應已逾半世紀,核融合主要是模仿太陽能內部產生能量的方法,將氫的兩種同位素氘、氚原子結合,形成一個較重的原子核與一個較輕的原子核,但氘與氚都是帶正電的元素,要把他們結合並不容易的事情。

科學家得利用強大的磁場、高溫與高密度讓原子核變成電漿狀態,之後再加以控制與維持,只要電漿能在足夠長時間下維持高溫,才可以觸發大量核融合反應,最後在用來發電或是其他用途。

目前也有許國家正投入資金盼實現核融合宏願,近月也有新進展與計畫出爐,像是英國 2017 年建立 2 座核融合研究中心後,又於 2018 年宣布來年要撥款 2,000 萬英鎊進行核融合相關研究,上月更決定砸 2.2 億英鎊,矢言在 2040 年打造一座核融合電廠。

義大利也正規劃核融合實驗計畫,預計在 2022 年於弗拉斯卡蒂打造托卡馬克實驗室 DTT(Divertor Tokamak Test facility),主要是研究如何控制核融合反應的大量熱量問題,最近更獲得歐洲投資銀行 2.5 億歐元的貸款,該實驗也將聘請共 1,500 位科學家、科研人員與員工。

鏡頭轉移至亞洲,中國也孜孜不倦地研究核融合技術,甚至被認為是最雄心勃勃的挑戰者,至今中國已經在核融合投入 60 億人民幣,之後將再投入 60 億建設另一個反應爐,希望能在 2050 年前進行商用發電。

中國的核融合設備也不斷創下新紀錄,2017 年中國合肥的先進實驗超導托卡馬克實驗裝置(EAST)成為全球第一座能維持核融合特定必要條件超過 100 秒的設施,並在2018 年11月成功將電漿核心溫度加熱至 1 億 °C,為太陽核心溫度的 6 倍。

在亞洲除了中國之外,南韓也有投入核融合研究。南韓 KSTAR 的核融合反應爐也在 2019 年將電漿核心溫度成功加熱到一億度並維持 1.5 秒,創下世界首例,今年目標則是維持 10 秒以上。

不過目前世上最大的核融合研究所位於法國,ITER(國際熱核融合實驗反應爐)是由歐盟、中國、印度、日本、俄羅斯、南韓和美國跨國聯合出資的計畫,歐盟作為 ITER 設施的主辦方,投入資金大約占 45%,其他 6 國則各貢獻 9%。跨國團隊在 2017 年開始興建,規劃在 2025 年 12 月進行首次電漿測試,但這也是 ITER 第三次延長時程了。

雖然說 ITER 主要是研究為主,目標是產生穩定的電漿體,且運作維持至少 8 分鐘,就算實驗有程也不會向電網供電,但研究仍可以協助其他實驗室。

至於最終誰才能真正將核融合商業化,目前還不好說,畢竟現在研究核融合的國家、機構不勝枚舉,也有不少富豪投入大筆資金加入核融合競賽、成立公司,像是英國的 Tokamak Energy。不過現在列排名還為時過早,雖然有人期待 2030 年就能看見成果,但英國原子能管理局公關經理 Chris Warrick 認為,核融合電廠大概在 2050 年後才會投入商業供電。

因此核融合雖然不能減緩氣候變遷、碳排放高的燃眉之急,但未來仍可期待發展。

(首圖為 ITER 今年六月的空拍照,來源:ITER

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