日期:2022/12/04   IAE

核聚變的支持者認為它是一種清潔且幾乎取之不盡的能源，可以為未來提供動力。但是，儘管研究人員相信他們能夠讓它發揮作用，但事實證明，實現長期以來的聚變能夢想遠非易事。

核聚變有可能提供取之不盡、用之不竭的零碳能源，幾十年來一直顯示出巨大的希望，但尚未大規模實施，因為維持聚變反應需要的能量超過其產生的能量。

然而，最近在尋求聚變能方面取得的進展重新點燃了使其成為可能的希望。

中國科學家建造了一個聚變反應堆，該反應堆在 11 月成為世界上第一個達到 1 億攝氏度的反應堆。這幾乎是太陽核心和氫原子開始融合成氦的溫度的七倍。

中國等離子體物理研究所在其先進超導託卡馬克實驗裝置（EAST）上取得的成就是聚變進程中的一個里程碑，將為國際熱核實驗堆（ITER）項目提供寶貴的見解，該項目是歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、韓國和美國。

該財團估計耗資 250 億美元，正在法國南部建造一個原型聚變反應堆，稱為託卡馬克。 它的目標是到 2025 年進行首次超熱等離子體測試，到 2035 年實現首次全功率聚變。

儘管 ITER 是最大和最昂貴的項目，但還有十多個其他聚變研究計劃正在進行中。

去年，一家名為 Tokamak Energy 的私人資助的英國企業宣布其等離子體首次達到 1500 萬攝氏度。

麻省理工學院與初創公司 Commonwealth Fusion Systems 之間的合作正在設計一個能夠產生比消耗更多能量的聚變反應堆。 他們的研究將補充 ITER 所做的工作。

加拿大政府去年宣布向 General Fusion 投資 3750 萬美元，該公司成立於 2002 年，專注於一種稱為磁化靶聚變的方法。

託卡馬克是一種實驗機器，旨在利用聚變能量。 圖片：ITER.org

究竟什麼是“融合”？

聚變是為太陽提供能量的反應。它是在兩個輕原子在極端壓力和溫度下融合成一個時產生的。新原子的總質量小於形成它的兩個原子的總質量；正如阿爾伯特·愛因斯坦的方程 E=mc2 所描述的那樣，“丟失”的質量以能量的形式釋放出來。

裂變是當前核電站的能源，涉及分裂原子核。

聚變有可能提供比裂變更多的能量，但不會產生持久的放射性廢物。

有幾種用於融合的“配方”，它們依賴於不同的原子組合。

當今地球上最有前途的能量組合是氘原子與氚原子的聚變。該過程需要大約 3900 萬攝氏度的溫度，可產生 1760 萬電子伏特的能量。

氘是一種很有前途的成分，因為它是氫的同位素。反過來，氫是水的關鍵部分。一加侖海水（3.8 升）可以產生與 300 加侖（1,136 升）汽油一樣多的能量。