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【能源聖杯專題】美國聯邦 Lawrence Livermore 實驗室宣布核融合有重大突破?

作者:王姵文

 

自 1950 年物理學家一直無法自核融合反應中產生多於其吸收的能量,在過去七十年來一直試圖利用為太陽提供動力的核融合反應來產生能量,最終目標是產生零碳足跡、零放射性廢料,且資源耗損遠低於太陽能和風力發電的能源,但迄今所有實驗從核融合反應中產生的能量,都不及核融合反應本身消耗能量,亦即未能實現「能量淨增益」。

如果核融合實現能量淨增益(net energy gain),將是人類取得無限且零碳排能源的重要里程碑,未來有機會透過核融合獲得所需的零碳排能源。

核融合反應首達「能量淨增益」

一直到去年12月,美國勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)科學家首次成功在核融合反應中實現能量淨增益。

科學家透過慣性局限融合(Inertial confinement fusion)技術來達成。以世界最大型的雷射去射擊氫電漿(hydrogen plasma),來引起核融合反應,這與太陽的的核融合過程一樣。

研究員得出的結果為,可產生 2.5 兆焦耳(megajoules)的能源,相較於用於實驗中的 2.1 兆焦耳多出了 120%,成功達成120%的「能量淨增益」。。

美國能源部於去年12月發表此項重大成果,多位評論家也一齊稱讚此實驗達成了科學家數十年來皆一直擁有的目標。

核融合重大突破,美科學家第二度達淨能量增益

就在本月6日,美國勞倫斯利佛摩國家實驗室科學家表示他們再次取得重大突破,不僅再度成功複製去年的實驗,且還獲取了比去年首次實驗成功時更多的低碳能源增益,距離「永不枯竭」、「安全潔淨能源」再邁一步。

報導指出,美國勞倫斯利佛摩國家實驗團隊直到今年7月30日,才在「國家點火設施」(National Ignition Facility,NIF)的實驗中,再次成功實現去年的實驗,儘管最終結果仍在分析,但據2名瞭解初步結果的人士透露,這次的能量輸出超過3.5百萬焦耳,比去年12月所產生的能量還要更高。

其中一名人員指出,他們在取得初步突破後僅僅八個月便達成了另一項里程碑,證明核融合研究的進展速度正在加快。美國能源部稱這是「數十年來重大科學突破,將為國防進展和未來乾淨能源鋪平道路」。

不過,商轉核融合發電仍有許多瓶頸待突破,舉例而言,實驗室中的雷射器大約每日發射一次,但若是商用核電廠,則需要每秒加熱燃料10次,核融合反應會產生中子,龐大的壓力可能摧毀機器,此外,商轉發電需要的能量將會是使用雷射器的30倍至100倍左右。目前外界普遍預測,從當前的核融合發電技術到商轉發電仍須10年以上的時間。

小結

約一世紀前,科學家就知道核融合是太陽能量來源,且數十年一直致力於地球實現核融合。如果企業幾十年內將這技術擴大到商業水準,有朝一日可能有助遏制氣候變遷。

 

 

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