核融合反應爐(圖:Wiki Commons)

以核融合反應發電,是無數科學家在過去 50 年來研究的目標。他們認為,與其研發太陽能技術吸收太陽的能量,我們反不如掌握太陽以核融合反應產生能量的過程,在地球上製造一個「迷你太陽」提供幾乎無盡的電力。

但要達到一顆恆星的溫度及壓力,可想而知並非一件簡單的事。科學家為了產生穩定的核融合反應,必須控制三個要點:等離子體的密度、溫度及封閉時間。當這三個條件達到一定的數值時,反應爐所產生的能量便超越引發核反應所需的能量,成為一個可靠的能源。

而 MIT 麻省理工學院的科學家最近利用大學的 Alcator C-Mod 核融合反應爐,成功打破 11 年前創下的核融合世界紀錄,令我們距離控制核融合能源又邁進了一步。

在 2005 年的記錄中,等離子體壓力為 1.77 大氣壓,而在新紀錄中,等離子體壓力成功達到 2.05 大氣壓,上升了 15%。溫度方面,反應爐內的溫度更超越 3 千 5 百萬度,比太陽核心的溫度還高出一倍。在這些條件下,反應爐成功在兩秒間每秒產生 300 萬億次核融合反應。

MIT 聲稱,壓力是核融合技術三分之二的挑戰;反應爐產生的能量,與壓力的二次方成正比,如壓力加倍,產生的能量便上升 400%。

雖然實驗只持續了兩秒的時間,所耗用的能量仍然比核融合所產生的能量多。但 MIT 本次實驗為未來研究定下了方向,亦為政府、投資者及其他研究員給予大量信心。

核融合的未來

普林斯頓等離子物理實驗室的前副主任戴爾·米德(Dale Meade)表示,這突破肯定了 Alcator C-Mod 反應爐所使用的托卡馬克環磁機是正確的方向:「新紀錄認證了以高磁場產生核融合能源是一個有效、可行的方法。」

科學家相信,當這些突破累積下來,我們將能夠完全掌握核融合的三個要點:等離子體密度、溫度及封閉時間,令反應爐溫度變得更高及運行時間比目前的兩秒更長。屆時,核融合將會是一種幾乎無盡、潔淨且效率極高的能源。

反應爐外部(圖:Wiki Commons)
反應爐外部(圖:Wiki Commons)

而且不像目前的核裂變發電廠,核融合發電只產生極少量的放射性廢物,廢物半衰期更只有 12 年,和核分裂原料長達數百萬年的半衰期相比,對環境的影響就像其他可再生能源一樣低。

這項破紀錄的研究於 10 月 17 日在日本京都舉辦的國際原子能機構核融合能源大會(International Atomic Energy Agency Fusion Energy Conference)發表,由 MIT 的高級研究科學家及Alcator首席科學家厄爾·瑪爾瑪(Earl Marmar)介紹。

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