美公司在安全核聚變能源上獲里程碑進步

一家位於美國加利福尼亞州的私人公司表示，其開發的一種新技術在核聚變能源技術方面具有里程碑意義。

這家擁有20年聚變能源開發歷史的TAE Technologies公司表示，他們公司聚變反應堆已經具備了在超過5,000萬度的溫度下產生穩定等離子體的能力（這個溫度超過太陽核心溫度3倍以上），該公司表示這項技術有望在十年後以商業規模運行，實現核聚變發電。

核聚變可提供清潔、環保且本質安全的能源，並且燃料供應充足，與當前核發電廠採用的核裂變能源不同。

TAE行政總裁米歇爾·本德鮑爾（Michl Binderbauer）說：這是一個令人難以置信的有意義的里程碑，論證了1990年他和已去世的公司共同創始人諾曼·羅斯托克（Norman Rostoker）合著的一篇論文的觀點。該論文指出，由高能粒子控制的某些等離子體應隨著溫度的升高而變得越來越受限和穩定。「我們現在已經能夠以壓倒性的證據證明這種等離子體的行為。這有力的驗證了過去三十年來我們的工作成果，也是TAE的一個非常關鍵的里程碑。」

核聚變與核裂變區別

目前的核發電站都是核裂變發電，與核聚變發電雖然只有一字之差，區別卻很大。

核裂變，是指由較重的（原子序數較大的）原子，主要是指鈾或鈽，裂變成較輕原子的一種核反應形式。原子彈利用了裂變產生的熱量。

核聚變，是指將兩個較輕的核結合形成一個較重的核和一個極輕的核（或粒子）的核反應形式。氫彈和太陽發出的能量都利用了核聚變的能量。

因為聚變發電有許多潛在好處，長期以來一直被視為理想的能量來源。核聚變不會產生長壽命和高放射性的核廢料。而且聚變工廠發生事故的風險非常有限，如果聚變反應器密閉性喪失，聚變反應就會停止，不太可能發生爆炸或大規模能量釋放。

核聚變發電原料大部份也儲藏豐富，如氘-氚核聚變反應，其原料氘可直接取自海水，來源幾乎取之不盡。但地球沒有氚資源，只能通過中子與鋰-6（6Li）反應生產，這就涉及了鋰資源的問題，以及大量的中子增值材料，如鈹、鉛等，這些資源是有限的。TAE公司採用氫和硼作為聚變原料，其儲備十分豐富，其中硼礦儲量在全世界約有11億噸。氫儲量也非常豐富，甚至可直接從水中提煉。

為甚麼不用核聚變發電？

核聚變發電有這麼多優點，而且科學家很早就知道核聚變原理（如以聚變反應為能量來源的氫彈試爆僅比以裂變為能量來源的原子彈試爆晚7年），為甚麼不用核聚變來發電呢？原因是促使核聚變發生的條件很難再創造。

簡單地說，核聚變廠為了能夠輸出商業用電，需要將等離子體限制在「足夠熱」的溫度下，使等離子可以劇烈運動，從而增加相互碰撞機率以發生聚變；同時還需限制「足夠長」的時間，以保證持續發生聚變反應；且在這個過程中，聚變產生的能量要大於輸入的能量，才有商業價值。（註：等離子體是指氣體加熱到很高溫度從而使電子脫離原子，但帶正電荷的原子核與帶等量負電荷的電子相互共存，宏觀呈現電中性，為等離子體。）

以太陽為例，太陽通過核聚變產生能量。太陽質量形成強大引力（相當於3,000億個大氣壓）將等離子體緊緊吸引到一起，在這樣的條件下，太陽的核心溫度雖然只有1,500萬攝氏度，也能使核聚變持續產生，從而源源不斷地釋放能量。

而在地球上，不可能形成太陽這麼大的壓力，科學家就只能在溫度上做文章了。如果溫度太低，不能形成自我維持聚變，就需要不斷輸入能量以維持聚變反應，使得到的熱量還不如輸入加熱所需的能量，就沒有了商業價值。

TAE公司最新成就的意義

1. 維持足夠長的時間：TAE在2015年表示，他們當時的反應器（上一代反應器）已經可以無限期維持等離子體——這意味著聚變反應一旦開始就可以永遠持續下去。

2. 反應堆的溫度維持：TAE當前的緊湊型反應器「Norman」在18個月的測試中，表現出可在5000萬攝氏度穩定運行，並且運行周期重複過數百次。即達到了「足夠熱」的溫度。

該「Norman」反應器進行過25,000多個完全集成的聚變反應堆堆芯實驗，並使用現有的最先進的計算流程對實驗進行優化，包括藉助美國能源部（DOE）百億級別的計算能力和Google等公司的學習智能機械人。

TAE公司的核聚變採用了一種稱為場反轉配置（FRC，field-reversed configuration）的新技術。該技術不依靠氘-氚（DT）聚變，而是採用氫-硼聚變。儘管這種聚變反應要求溫度至少高一個數量級，但它的優點是不會產生像DT聚變那樣複雜的高能中子。

本德鮑爾表示：「Norman」里程碑式的成就使他們相信，他們可以將其應用於現實經濟活動中。「隨著我們從科學驗證階段過渡到包含聚變和電力管理技術的商業模式解決方案（階段），TAE將成為整個能源網現代化的重要貢獻者。」

因為這項成就，TAE公司已融資2.8億美元，使其融資總金額達到8.8億美元，這是全世界融資最多的私人核聚變項目之一。

他們將利用部份融資資金開發名為「Copernicus」（哥白尼）的設施，該設施運行溫度將超過1億攝氏度，比目前的溫度再高出1倍，以最終將這項技術應用於商業。

該成果已經通過公司獨立的科學小組的審查和認可，科學小組成員包括多個諾貝爾獎獲得者和麥克斯韋獎（Maxwell Prize）獲得者及企業董事會人員，含前行政總裁傑弗里·伊梅爾特（Jeffrey Immelt）、摩根士丹利（Morgan Stanley）前行政總裁約翰·馬克（John Mack）、卡耐基科學研究所（Carnegie Institution for Science）名譽主席、美國核監管委員會前主席理查德·梅澤夫（Richard Meserve）、美國前能源部長歐內斯特·莫尼茲（Ernest Moniz）等。

根據Tech Crunch的報道，TAE公司還未通過聚變器發電，在可預見的將來該公司也不會。本德鮑爾表示：「能量超級小，它是無形的，就像大海撈針。」「就其能量可識別性而言，我們可以將其用於診斷。」

他們公司下一個目標是將這項技術應用在為聚變反應產生能量創造必要條件上。

其它核聚變

目前法國正在建造另一個名為國際熱核實驗堆（ITER）的核聚變項目，該項目是一個耗資250億美元的巨型反應堆，由35個國家的7個集團共同投資。ITER目標是在2035年之前能夠實現持續等離子燃燒。一旦達成該目標，該項目預計還需十年時間，以推出試驗性質的完整發電裝置。#
-----------------------
4.16 搶修復印重返報攤
銷售點：https://www.epochtimeshk.org/stores
【譴責暴力絕不退縮】
請支持大紀元：
📍贊助大紀元：
https://www.epochtimeshk.org/sponsors
📍加入會員：
https://hk.epochtimes.com/subscribe
📍成為大紀元Patron，收睇無過濾嘅新聞影片：
https://www.patreon.com/epochtimeshk