法國熱核實驗室取得超大磁鐵 核融合邁出重要一步


法國熱核實驗室取得超大磁鐵 核融合邁出重要一步

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國際熱核實驗反應爐正在組裝中,它呈現圓柱型,四周是由相當巨大的電磁鐵所圍繞,以控制中間的環型核融合反應區。(圖/美聯社)

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雖然核融合(Nuclear fusion)總是被調侃「觸不可及的未來夢幻能源」,但是仍然有許多科學家在研究,期望它真能在不遠的未來實用化。美國與歐洲兩個科學團隊,在近各自取得類似的里程碑,他們都製作出超強力磁鐵,這是可控核融合的關鍵技術。

美聯社報導,法國南部國際熱核實驗反應爐(International Thermonuclear Experimental Reactor ITER)的科學家們,收到了超巨大磁鐵的第一部分,該磁鐵是由美國的製造團隊依據實驗室的委託而生產,它的磁力號稱可以舉起一艘航空母艦。

以拖板車運送的螺線管磁鐵,同樣的磁鐵還需要十幾枚。(圖/美聯社)

在完全組裝後,這塊巨大磁鐵直徑4公尺,高度接近20公尺,相當於7層樓高,國際熱核實驗室將要實驗,如何用高強度磁場來穩定包覆高溫高壓電漿流,使核融合反應能在內部運行。

在美國麻州理工學院與一傢俬人企業的研究團隊也達成相似的成就,團隊宣佈他們也成功測試了世界上最強的高溫超導磁體,距離人造太陽又推進一步,該團隊甚至認爲,進度已經超過ITER。

現行的核能都是核分裂,它以超鈾元素爲燃料,比較爭議的是,在結束反應後,會產生放射值依然高的耗乏核燃料,如何處理成爲問題。而且三哩島、車諾比與福島事故,產生反應爐故障與熔燬的事故,使得大衆對核能有更多誤解。另一種核能就是核融合,是將極輕的元素透過高溫高壓,融合成較重的新元素,其間會產生能量。核融合的支持者表示,融合過程產生的能量比分裂來的高,而且逸散的輻射值很低,相當清潔且幾乎用之不竭。

自然界裡有天然的核融合反應爐,那就是天上的太陽那樣子的恆星,在太陽裡,每分每秒都有成噸的2個氫原子被合成1個氦原子,並釋放一些能量。

但是在地球上要實現同樣的反應,需要難以想像的熱量和壓力,由於地球無法產生太陽那樣強大的引力,因此只能升高溫度,使得人造核融合的啓動溫度必須是太陽核心溫度的3~4倍,可能需要攝氏1億度。

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沒有任何爐具可以承接1億度的高溫,因此是隻能將將氫氣轉化爲帶電氣體或離子體(電漿態),閃電就是一種電漿態,這就可知電漿態是極端高溫的,但是它有磁性,所以可以用強力磁場在環形真空室中進行控制。

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這就是在ITER需要強大的超導磁鐵的原因,科學家們表示,ITER 現在已經完成了 75%,他們的目標是在 2026 年初啓動這具試驗反應爐,假如實驗成功,目標是到 2035 年實現融合反應的實用化,也就是反應生成的能量,是加熱高溫電漿所需能量的10倍,從而證明核融合技術是可行的。

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