其他

微型核融合

數十年來進展緩慢與耗資巨額的核融合研究,如今改變策略,從小型計畫著眼、力求突破。

撰文/比艾羅(David Biello)
2016-01

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微型核融合

數十年來進展緩慢與耗資巨額的核融合研究,如今改變策略,從小型計畫著眼、力求突破。

撰文/比艾羅(David Biello)
2016-01


你可以說支持核融合研究的人太樂觀,但不能說他們沒有夢想。當兩種元素融合成另一種新元素時,有些質量會轉換成能量,這是太陽的動力來源,也是核融合研究的終極目標。


由七國聯合建造、位於法國的國際熱核實驗反應爐(ITER),採用造價210億美元的托卡馬克反應爐,以超導磁鐵產生高熱稠密電漿來進行核融合。ITER完工後將重達2萬3000公噸,是艾菲爾鐵塔的三倍。ITER的主要競爭者美國國家點燃設施(NIF)也同樣複雜,利用192具雷射聚焦在小燃料球上,產生高溫5000萬℃並加壓至1500億大氣壓以進行核融合。


即使經過這麼多年努力,以ITER或NIF技術為基礎的核融合發電廠,未來數十年內依然很難實現。因此研究人員開始嘗試稱為微型核融合的新策略。2015年,美國高等研究計畫署能源處透過「低價電漿加熱與組裝促進計畫」(ALPHA),在九項小型計畫上投資將近3000萬美元,希望研發出便宜的核融合技術。


代表性計畫之一是由位於美國的磁力慣性核融合科技公司(Magneto-Inertial Fusion)主導,利用電流「擠壓」電漿,使電漿自行壓縮以引發核融合反應。此做法頗有淵源:早在1958年美國洛沙拉摩斯國家實驗室便利用此做法,首度在實驗室中達成持續的核融合反應。


未與ALPHA計畫合作的公司,也在研發其他核融合技術。加拿大通用核融合公司(General Fusion)在液態金屬中傳播震波來引發核融合反應。美國三氦能源公司(Tri Alpha Energy)正在建造一座僅長23公尺的波束撞擊反應爐,使帶電粒子互相撞擊產生核融合。美國國防巨擘洛克希德馬丁公司(Lockheed Martian)宣稱也在研發一座只有貨櫃大小的磁性核融合反應爐,預計10年內便能上市。


根據過去核融合研究的歷史,這些計畫成功的機會十分渺茫。然而只要其中任何做法獲得突破進展,我們便能擁有取之不盡、用之不竭的潔淨能源,而且不會產生放射性廢棄物,一舉解決從能源枯竭到氣候變遷的所有問題。