美國能源局宣布,科學家成功突破核融合發電技術中的一大障礙,產生的能量超過了投入的能量,雖然距離能夠直接發電給所有人使用,還有很長一段路要走,但人類距離幾乎無限的能源,又近了一步。
在美西時間 12 月 5 日凌晨 1 點 3 分,美國加州國家點燃實驗設施內,192 道雷射光束集中打在一塊跟胡椒粒差不多大的膠囊上,裡面含有微量的氫元素,雷射的能量立刻將這個膠囊加熱到攝氏 1 億度,比太陽中心還要熱,使其壓力超過地球大氣壓力的 1 千億倍。
在這個巨大的能量下,氫原子被迫內爆,而產生融合現象,釋放出能量。這次實驗投入的能量為 2.05 MJ(兆焦耳),而氫原子融合產生出的能量則為 3.15 MJ,這是受控核融合發電實驗以來,第一次產出能量大於投入的能量。
過去 60 年來,核融合發電被視為能源中的「聖盃」,比起現有的核分裂技術,核融合不僅能發出更多能量,而且只會有少量短暫放射性的廢料,同時也不會產出溫室氣體,一口氣解決碳排放與核廢料的問題。
BREAKING NEWS: This is an announcement that has been decades in the making.
On December 5, 2022 a team from DOE’s @Livermore_Lab made history by achieving fusion ignition.
This breakthrough will change the future of clean power and America’s national defense forever. pic.twitter.com/hFHWbmCNQJ
— U.S. Department of Energy (@ENERGY) December 13, 2022
「這次實驗證明了這項技術真的能夠成功,是真正的突破時刻。」倫敦帝國學核融合研究中心教授 Jeremy Chittenden 表示,核融合技術是美國、英國與世界各國科學家共同努力了幾十年的成果,現在終於打開了這道門,可以邁向新的研究。
儘管實現了能量淨增加,但距離商轉還有很長一段路要走,這裡的「很長」指的是十幾二十年,而不再是以前認為的半個世紀以上。當前的兩大難關在於,如何降低成本,並提升輸出能量的規模。
以這次實驗產出的 3.15 MJ 來說,可換算為 0.875 度電(kWh),大約可以讓吹風機運轉半個小時,投入的經費則是數億美元。此外,雖然輸入的能量是 2.05 MJ,但這還沒計算要讓巨型雷射運作所需的能量,如何大規模增加可以提供此等熱能與壓力的裝置,將會是商轉前的一大難題。
(首圖來源:Lawrence Livermore National Laboratory, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)