核融合电厂何时成真?英国:可能要2050年后才会商转

我们可以在许多科幻动画、电影发现核融合的身影,科学家正努力当地球上打造可媲美太阳的能量场,追求无尽且干净的供电来源,不过现实似乎还离“丰满的理想”有一段距离,可能要2050年后才能看见核融合电厂。

为了寻求稳定的发电来源,人们投入核融合反应已超过半世纪,核融合主要是模仿太阳能内部产生能量的方法,将氢的两种同位素氘、氚原子结合,形成一个较重的原子核与一个较轻的原子核,但氘与氚都是带正电的元素,要把他们结整合不容易的事情。

科学家得利用强大的磁场、高温与高密度让原子核变成电浆状态,之后再加以控制与维持,只要电浆能在足够长时间下维持高温,才可以触发大量核融合反应,最后在用来发电或是其他用途。

目前也有许国家正投入资金盼实现核融合宏愿,近月也有新进展与计划出炉,像是英国2017年创建2座核融合研究中心后,又于2018年宣布来年要拨款2,000万英镑进行核融合相关研究,上月更决定砸2.2亿英镑,直言在2040年打造一座核融合电厂。

意大利也正规划核融合实验计划,预计在2022年于弗拉斯卡蒂打造托卡马克实验室DTT(Divertor Tokamak Test facility),主要是研究如何控制核融合反应的大量热量问题,最近更获得欧洲投资银行2.5亿欧元的贷款,该实验也将聘请共1,500位科学家、科研人员与员工。

镜头转移至亚洲,中国也孜孜不倦地研究核融合技术,甚至被认为是最雄心勃勃的挑战者,至今中国已经在核融合投入60亿人民币,之后将再投入60亿建设另一个反应炉,希望能在2050年前进行商用发电。

中国的核融合设备也不断创下新纪录,2017年中国合肥的先进实验超导托卡马克实验设备(EAST)成为全球第一座能维持核融合特定必要条件超过100秒的设施,并在2018年11月成功将电浆核心温度加热至1亿°C,为太阳核心温度的6倍。

在亚洲除了中国之外,韩国也有投入核融合研究。韩国KSTAR的核融合反应炉也在2019年将电浆核心温度成功加热到一亿度并维持1.5秒,创下世界首例,今年目标则是维持10秒以上。

不过目前世上最大的核融合研究所位于法国,ITER(国际热核融合实验反应炉)是由欧盟、中国、印度、日本、俄罗斯、韩国和美国跨国联合出资的计划,欧盟作为ITER设施的主办方,投入资金大约占45%,其他6国则各贡献9%。跨国团队在2017年开始兴建,规划在2025年12月进行首次电浆测试,但这也是ITER第三次延长进程了。

虽然说ITER主要是研究为主,目标是产生稳定的电浆体,且运行维持至少8分钟,就算实验有程也不会向电网供电,但研究仍可以协助其他实验室。

至于最终谁才能真正将核融合商业化,目前还不好说,毕竟现在研究核融合的国家、机构不胜枚举,也有不少富豪投入大笔资金加入核融合竞赛、成立公司,像是英国的Tokamak Energy。不过现在列排名还为时过早,虽然有人期待2030年就能看见成果,但英国原子能管理局公关经理Chris Warrick认为,核融合电厂大概在2050年后才会投入商业供电。

因此核融合虽然不能减缓气候变迁、碳排放高的燃眉之急,但未来仍可期待发展。

(首图为ITER今年六月的空拍照,来源:ITER)