全球氣候變遷已嚴重威脅人類生活,各國科學家都在努力尋找近乎無限的零碳清潔能源,由美國、俄羅斯、歐盟等35國正於法國興建的「國際熱核融合實驗反應爐」,便是可能的解方之一。該反應爐號稱全球最大、最先進,有望將核融合進一步推向實用化,且不會製造任何碳排放。
核融合發電是指將兩個或多個融合成一個更重的原子,利用過程釋放的巨大熱能發電,其原理與太陽內部的核融合反應相似,因此也被稱為「人造太陽」。與現行多國採用的核分裂技術相比,核融合過程安全許多,產生的核廢料少,且僅需少量的天然燃料,是目前全世界積極發展的低碳能源。
核融合最新實驗結果
去年12月21日,英國卡勒姆核融合中心(Culham Centre for Fusion Energy)的歐洲聯合環狀反應爐(JET)成功在5秒內產生59兆焦耳(MJ)且持續的能量,創下新紀錄。專家表示,歐洲聯合環狀反應爐在5秒內產生的核融合能量可以為一間房子提供一天的能源,若能反覆產生能量,它可以為成千上萬間的房屋供電。
這些過程全在一種被稱為「托卡馬克」(tokamak)巨大環形機器中發生,而歐洲聯合環狀反應爐是全球最大可運作的托卡馬克裝置。受到歐洲聯合環狀反應爐實驗結果的鼓舞,號稱規模更大、更先進的國際熱核融合實驗反應爐(ITER),目前也正如火如荼興建中,最快將於2025年開始進行電漿實驗。
35國合力打造世界最大「核融合反應爐」
美國有線電視新聞網(CNN)指出,國際熱核融合實驗反應爐位於法國南部聖波萊迪朗克(Saint-Paul-lez-Durance),由美國、中國、歐盟、印度、日本、南韓、俄羅斯等35國資助開發。2006年參與國簽署建設協議,2010年完成地基,2014年正式啟動建造工程。
ITER旨在產生比燃料多10倍的能量,並證明其維持核融合能量的時間能比JET更久。如果上述目標皆達成,即意味著人類又更靠近使用核融合商業反應爐的終極目標。
ITER 工程浩大且複雜,總計涵蓋39個施工地點。根據報導,整座反應爐裝置約由1000萬個零組件構成,裝置所需的巨大磁鐵直徑則長達24公尺,其中的托卡馬克裝置更重達2萬3000公噸,相當於3座巴黎艾菲爾鐵塔。此外,光是繪製ITER的3D草圖就需耗費 2 TB的電腦硬碟空間,才能進行計算。
該工程最初估計將花費60億歐元(約合新台幣1868億元),但迄今總成本已增至200億歐元(約合新台幣6228億元),其中45%費用皆由歐盟負擔。
俄羅斯扮演關鍵要角
隨著烏俄戰爭局勢持續延燒,外界擔心俄羅斯恐會被逐出參與國名單。ITER傳播部門負責人科布倫茨( Laban Coblentz)對此表示,ITER最早的構想源於冷戰時期,當時即希望意識形態不同的國家,能藉由工程合作,打破對立局面。但他坦言,儘管俄羅斯目前仍能參與工程,但未來情況實在難以預測。
事實上,俄羅斯不僅是該計畫最大的資助國,也為ITER提供許多關鍵零件和技術諮詢。各國科學家自1930年代開始投入核融合研究,蘇聯研究員便率先於1968取得重大突破,成功達到核融合所需的高溫且持續控制電漿的狀態,便在全球核融合技術快速佔有一席之地。