2025就能實現「核融合」商轉?美國核能新創的突破|天下雜誌

【2025全球大趨勢|科技】核融合的研究,逐漸從公部門轉至民間,各國都力求取得這項便宜能源。 您的閱讀篇數已達上限 立刻訂閱全閱讀,即可享全站不限篇數閱讀 了解更多 立即訂閱 圖片來源:2025全球大趨勢 數十年來,人類盼望透過核融合產出便宜且豐富的能源,有兩大發展,意味著此追求已從公部門轉入民間。 首先是美國新創「聯邦核融合系統」(CFS),將於2025年底推出SPARC,這是民間和公部門首度以近商業規模運作的核融合反應器,最終可輸出140MW(千瓩)左右的電力。 第二個則是多國攜手合作的「國際熱核融合實驗反應爐」(ITER)計劃,原本預計2025年啟動,但有所延宕。 出身麻省理工學院的CFS,選在麻州打造SPARC。設計上,SPARC是一個托卡馬克機(tokamak),這種裝置附有環形反應容器,且反應容器有強大的電磁體環繞,可用於約束及加熱燃料。這裡的燃料是氚和氘這兩種氫的奇異同位素所產生的電漿,只要適當加熱與約束,便會發生核融合反應,產出氦、中子,及大量能量。 ITER也是托卡馬克機,輸出功率預定達500MW。遺憾的是,儘管有35國專家齊聚法國為此努力,2025年還看不到計劃水到渠成。事實上,這項計劃比預計時程慢了9年,直到2034年才會重啟。CFS希望在2026年初達到「Q>1」目標,即反應器產出能源大於消耗量。但ITER最新時程要到2039年,才會走到這里程碑。 如果SPARC成功,且為CFS提供打造完整規模發電廠(預計2030年代初啟動)所需的資料,那麼ITER計劃很可能便會告吹。即使CFS最終失敗,他們也不是唯一嘗試實現核融合的民間企業。 根據美國核融合產業協會(Fusion Industry Association)最新估計,40多家盼望實現核融合技術的民間企業,已募集71億美元資金,其中許多企業仍只是小型新創。 有些民間企業想另闢蹊徑。加拿大的通用核融合公司(General Fusion)便計劃在液態金屬腔體中壓縮並加熱氘-氚電漿,將於2025年啟動讓壓縮金屬得以維持固態的測試反應器。 美國Helion Energy則提出不同的燃料組合:氘和氦奇異同位素的混合物,最新原型機「北極星」(Polaris)應可在2025年運轉使用。同樣來自美國的Zap Energy,想要重拾「Z捏縮」(z-pinching)這個一度過時的方法;中國新奧能源則想融合氫和硼。 即使CFS失敗,新創們仍蓄勢待發。(Geoffrey Carr《經濟學人》資深科技主編)

十二月 6, 2024 - 11:27
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2025就能實現「核融合」商轉?美國核能新創的突破|天下雜誌

【2025全球大趨勢|科技】核融合的研究,逐漸從公部門轉至民間,各國都力求取得這項便宜能源。

核融合-核能-核子-新創-2025全球大趨勢 圖片來源:2025全球大趨勢

數十年來,人類盼望透過核融合產出便宜且豐富的能源,有兩大發展,意味著此追求已從公部門轉入民間。

首先是美國新創「聯邦核融合系統」(CFS),將於2025年底推出SPARC,這是民間和公部門首度以近商業規模運作的核融合反應器,最終可輸出140MW(千瓩)左右的電力。

第二個則是多國攜手合作的「國際熱核融合實驗反應爐」(ITER)計劃,原本預計2025年啟動,但有所延宕。

出身麻省理工學院的CFS,選在麻州打造SPARC。設計上,SPARC是一個托卡馬克機(tokamak),這種裝置附有環形反應容器,且反應容器有強大的電磁體環繞,可用於約束及加熱燃料。這裡的燃料是氚和氘這兩種氫的奇異同位素所產生的電漿,只要適當加熱與約束,便會發生核融合反應,產出氦、中子,及大量能量。

ITER也是托卡馬克機,輸出功率預定達500MW。遺憾的是,儘管有35國專家齊聚法國為此努力,2025年還看不到計劃水到渠成。事實上,這項計劃比預計時程慢了9年,直到2034年才會重啟。CFS希望在2026年初達到「Q>1」目標,即反應器產出能源大於消耗量。但ITER最新時程要到2039年,才會走到這里程碑。

如果SPARC成功,且為CFS提供打造完整規模發電廠(預計2030年代初啟動)所需的資料,那麼ITER計劃很可能便會告吹。即使CFS最終失敗,他們也不是唯一嘗試實現核融合的民間企業。

根據美國核融合產業協會(Fusion Industry Association)最新估計,40多家盼望實現核融合技術的民間企業,已募集71億美元資金,其中許多企業仍只是小型新創。

有些民間企業想另闢蹊徑。加拿大的通用核融合公司(General Fusion)便計劃在液態金屬腔體中壓縮並加熱氘-氚電漿,將於2025年啟動讓壓縮金屬得以維持固態的測試反應器。

美國Helion Energy則提出不同的燃料組合:氘和氦奇異同位素的混合物,最新原型機「北極星」(Polaris)應可在2025年運轉使用。同樣來自美國的Zap Energy,想要重拾「Z捏縮」(z-pinching)這個一度過時的方法;中國新奧能源則想融合氫和硼。

即使CFS失敗,新創們仍蓄勢待發。(Geoffrey Carr《經濟學人》資深科技主編)