世界最大仿星器 Wendelstein 7-X》地球上的小太陽

文│方正儀 圖片來源│美聯社
30雜誌
世界最大仿星器 Wendelstein 7-X》地球上的小太陽
世界最大仿星器 Wendelstein 7-X》地球上的小太陽

看過電影《蜘蛛人2》的人一定印象深刻,八爪博士想要發展出新能源,所以在身上裝設了4 隻堅固的機械手臂來操控核聚變(nuclearfusion,又稱核融合)裝置。

煤、石油、天然氣等天然資源即將消耗殆盡,大家都在尋找替代能源。

在聞「核」色變的當今,解答似乎還是在核能上,核聚變正是科學家挑中的新寵兒。

科學家認為,可控核聚變是人類未來能源的最大希望,目前所有能源問題都將迎刃而解。

核聚變:未來的綠色能源

不可控核聚變早就不是難題,60 年前人類就引爆了第一顆氫彈;但該怎麼讓這麼巨大的能量得到控制?

仿星器(Stellarator)正是解決方法之一。

德國研究人員正在北方小鎮格賴夫斯瓦爾德(Greifswald)建設命名為「螺旋石7-X」(Wendelstein 7-X)的仿星器,這座世界上最大的仿星器實驗室,主要組裝工作已於今年5 月結束,目前進入真空性能測試、磁測試等運行準備階段。

仿星器是一種透過磁場約束核聚變電漿的實驗裝置,優點是能夠連續穩定地運行。

所謂的仿星,指的是模仿太陽等恆星內部持續不斷的核聚變反應,將等離子態的氫同位素氘和氚約束起來,並加熱至攝氏1 億度發生聚變,以獲得持續不斷的能量。

簡單的說,就是在地球上建造一個小太陽。

德國科學家認為,仿星器可能是最適合未來核電廠的類型,因為核聚變所需的燃料氘和氚在自然界中儲存量龐大,1 公斤的核聚變燃料所產生的電能等同於1 萬1000 噸煤炭;此外,核聚變反應爐也不產生任何二氧化碳排放,與目前核電廠採用的核裂變反應爐相比,它只產生很少的核廢料,其放射性也會在短期內消失。

核聚變反應爐一旦成功,將可提供最清潔且取之不盡的能源。

世界各國競相投入研究

除了德國,其他強國也在建造大型核聚變設備。

位於法國南部卡達哈希(Cadarache)附近的「國際熱核實驗反應爐」(ITER),是一項30多國的大型合作案,採用的是另一種核聚變反應爐設計,稱為托卡馬克(okamak),是以超導磁鐵將氫同位素聚集在一起,再加熱到攝氏1 億5000 萬度,以持續產生能量。

美國「國家點火設施」(NIF)則是以192 道雷射光束產生極大高溫,高壓施加於大小不到一粒胡椒籽的氫燃料球上啟動核聚變反應。

中國也有「先進實驗超導托卡馬克實驗裝置」(EAST)等計畫在進行。

複製太陽的核聚變發電美夢何時能成真?

雖然經過半個多世紀的研究,核聚變的技術已逐步取得進展,但要真正投入商業運轉,預估至少都要再花個10 年跑不掉。

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