美核融合突破 看懂用不盡且零碳排終極能源

「華爾街日報」報導，美國預計美東時間13日上午10時（臺北時間13日晚間11時）在華府的能源部本部宣佈核融合技術進展。

負責研究的是勞倫斯利佛摩國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory,LLNL）；實驗室發言人拒絕透露細節，稱實驗數據尚在分析。

● 原理等同太陽發光熱 美宣佈技術突破

「金融時報」11日披露，勞倫斯利佛摩國家實驗室的科學家已從實驗性核融合反應中達成「淨能量增益」。

實驗室的「國家點火設施」（National Ignition Facility）使用近200具雷射將氫原子加熱到超過攝氏 1億度的高溫及超過地球大氣層1000億倍的壓力。在此極端條件下產生一種稱爲等離子（或稱電漿）的狀態，在這種狀態下氫原子會融合進而釋放出巨大能量，這與太陽發光發熱的原理相同。

核融合因可望成爲比化石燃料或現有核能所使用核分裂技術更潔淨、取之不盡的能源，早引起全球投資者和數十家公司的極大興趣。

● 能量更大且無污染 遠勝現有核能技術

各國現有的核電廠均是透過核分裂產生能量，全球約10%電力來自核電，雖幾無碳排，但所生廢棄物的放射性恐千年都不會消失。反觀核融合既不產生會長久存在的廢棄物，也不會有化石燃料燃燒產生的二氧化碳和其他溫室氣體，且可用氫等常見元素透過原子融合，產生近乎無限的能量。

核融合產業協會（Fusion Industry Association）追蹤的投資情況顯示，近年已有超過50億美元資金注入各家民間的核融合相關企業。各家企業都在研究不同的核融合反應爐設計，大部分仍仰賴等離子狀態的核融合。

但核融合距離商業使用仍有很長一段路，最大障礙之一是至今仍無法實現所謂淨能量增益（net energy gain），即核融合輸出能量要大過用於加熱原子的雷射光束輸入能量。這也使美國這次的突破更加難得。

科普相關網站指出，核能發電的核分裂運用鈾元素分裂時的熱能製造能源，而核融合運用元素加總的力量，運用上億度高溫讓氫或重氫（氘、氚）等元素的原子核變成電漿狀態，使相斥的原子核互相依附在一起，相關技術也是核融合發電最難克服的技術之一，畢竟這等同於做出一顆太陽。

● 各國競研 首座核融合電廠最快十餘年後現身

包括美國、中國、歐盟、日本、南韓、巴西等國都致力研發核融合技術。哥倫比亞廣播公司新聞網（CBS News）指出，目前全球最大的核融合研究計劃是由35國政府集資約220億美元的「國際熱核實驗反應爐」（International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER），也在攻關與美國同樣的課題。

白宮表示，目前全球30多家民間核融合企業有2/3在美國，大部分都成立於過去10年間，「藉由與這些民企的合作，我們有機會讓他們留在美國發展，進而鞏固美國在覈融合技術的領先地位」。

中國核融合實驗的「人造太陽」項目今年也有所進展，據「環球時報」10月的報導，中核集團核工業西南物理研究院科研團隊在10月19日成功讓HL-2M等離子體電流突破100萬安培（1兆安），距離核融合點火更進一步。

「華盛頓郵報」報導，目前核融合領域的專家認爲時間倒還次要，最主要癥結在於各國政府與民間財力能否加大資助研發力道，如果條件允許，第一座核融合發電的原型廠有可能在2030年代出現，屆時距離實現商用就爲時不遠。（譯者：陳亦偉）1111213