韓國最先進的核融合反應器最近剛打破自身紀錄，能維持高溫電漿達半分鐘
在韓國超導托卡馬克進階研究（Korea Superconducting Tokamak Advanced Research，KSTAR）核融合裝置打破一項核融合紀錄的僅僅一年後，它又再次打破了自己紀錄。這一次，是將一億度的猛烈電漿漩渦維持了整整 30 秒。
自身新紀錄
雖然，這個時間比起今年初中國科學院（Chinese Academy of Sciences）所締造的 101 秒還要來得短，但是他仍然是邁向更乾淨、幾乎無限的能源之路上，一塊重要的里程碑，能夠轉變我們對社會供電的方式。
以下說明為何這如此的重要。
運作原理
在像是我們太陽的恆星深處，重力以及高溫會給予例如氫氣等簡單元素所需的能量， 使它們克服原子核的排斥力，迫使它們擠成更大的原子。這種核融合的結果就是更重的元素、幾顆游離的中子、以及很多的熱量。
在地球上，要聚集起相當於太陽的重力是不可能的。但是，藉由將重力的擠壓作用換成熱形式的額外衝擊力，我們可以達成相似的結果。在某些時間點，我們甚至可以從融合的原子中擠出足夠的熱，讓核反應繼續進行，且還有剩下足夠的能量足以抽出作為能量。
這是理論。但是要讓這麼熱的電漿維持足夠長的時間，以利用其熱量來提供永續、可靠的能量來源，這需要好好地進行思考。
運作裝置
KSTAR 正是世界上一堆測試設施的其中之一，嘗試著要從一種被稱為托卡馬克（tokamak）的電漿處理技術中，改善一些缺陷。
基本上，托卡馬克是大型的金屬環，用來容納熱的帶電粒子雲。由於帶電，移動中的粒子雲會產生一個強磁場，讓其被相反的場推動到正確的位子。
托卡馬克的要訣就是要微調電流，讓電流不會從束縛它的磁場中逃脫。這說起來很容易，但實際上很難，因為加熱的電漿脈衝，與其說是粒子的龍捲風，不如說是不穩定、攪動中的混亂漩渦。試著將一圈果凍塞入橡皮筋環圈中，就可以體會這是多麼的挑戰。
還有其他各種方式能夠達成相似的結果。比方說仿星器（stellerators），如德國的 Wendelstein 7-X 測試設備，就反轉托卡馬克的情況，而使用非常複雜、由 AI 設計的磁性線圈隧道，來讓攪動中的電漿圈固定於其中。這能夠保證有較長的滯留時間，但是卻讓加熱電漿變得稍微更難點。另一方面，最近幾年來，托卡馬卡能達到的溫度越來越高。
里程碑
在 2018 年，位於中國合肥市的先進實驗超導托卡馬克實驗裝置（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，EAST）成為第一台達到攝氏一億度的重要溫度里程碑的反應器，這是仿星器截至目前為止還無法達到的溫度。而今年，EAST 將電漿加熱至攝氏 1.2 億度，且時間維持了超過一分半。
然而，那些溫度是電子之間所共享的能量的一種測量方式。無庸置疑的是很熱；但是，讓更重的離子溫度增加亦很重要，更不要提這更為困難。
KSTAT 在去年將其離子溫度達到了攝氏一億度，並維持了 20 秒鐘。而事實上，在約超過 12 個月後，它就達成維持 30 秒這件事，是非常激勵人心的。
每一台測試設施表現都會有一點不同，會在技術上有所變異，來推進任何事物的極限，從脈衝的長度、穩定度、到電子或電漿的溫度。
雖然將每項紀錄視作競賽是很誘人的，但是更重要的是要慶祝我們達成每一項里程碑，因為這代表我們又多學到一課。每一項成就都是在展示其他的辦法，來處理當我們在運用太陽的引擎作為地球的動力源時，依然需面對的阻礙。
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參考資料：
- McRae, M., (2021, November 26). Korea’s Cutting-Edge Fusion Reactor Just Broke Its Own Record for Containing Plasma. ScienceAlert
- 圖片來源：https://www.sciencealert.com/korea-s-cutting-edge-fusion-reactor-breaks-its-previous-record-for-swirling-plasma（圖：National Fusion Research Institute）
