核融合發電進展

一、核聚變可行嗎?

台灣的核能科技已脫離世界主流，政府的反核政策拋棄了核能科技，同樣的世界先進科技也將遺忘台灣。事實上人類火箭上了太空後會發現只有太陽能及核能可長期使用，而太陽的能量也是來自於核融合(聚變)反應，所以人類怎可拋棄核能?愛因斯坦的相對論告訴我們質量的減少可轉換成能量，在物理上，核分裂或核融合都會放出巨大的能量，核分裂需要特殊的可分裂物質如鈾235同位素，但地球上的鈾礦有限，而核融合的原料可從海水中氫的同位素氘獲得，可以無限供應，但核融合的控制技術很難，所以核能的應用需要循序漸進，一般分為核分裂、快滋生及核融合三步驟，台灣目前的核電廠都是採用核分裂反應，但鈾原料中大部分是不能作分裂反應的鈾238，未充分利用鈾資源，於是用快中子將不能分裂的鈾238轉換成可分裂的鈽239，這就是快滋生反應器，分裂式反應器只能使用二百年，快滋生反應器可延長核電受命逾千年，當然核融合反應器可永續使用。

     在常溫下，原子核彼此靠近的程度只能達到原子的外部的電子殼層，溫度達到數千攝氏度時，組成氣體的原子會產生分離。當溫度達到數億攝氏度時，原子核之間會克服互相排斥的斥力而發生熱核聚變反應。釋放大量的能量。核聚變產生方式目前主要有二種:(1)慣性約束核聚變:用激光照射含有微量氘氚元素的直徑數毫米小球，使球溫度升高至數億度，內部的氣體變成高溫等離子態。在反沖作用力下元素被壓縮到極高密度後產生熱核聚變，如此連續照射可持續產生大量的聚變能。(2)磁約束核聚變:在一個封閉環境內將氣體加熱到數億度讓原子核發生聚變反應。沒有任何材料可製造成容器壁來容納數億度的高溫，那麼製造一個強磁場讓超高溫等離子體約束在一定空間內環繞磁場高速運轉，讓空間來存放溫度。這類設備基本分為托卡馬克裝置和仿星器兩個流派。

二、先進國家核聚變發展情形

     世界人口數量已經逾77億，能源的爭奪已成世界各國生存的法則，伴隨地球人口增長及人類經濟發展，能源需求將持續增長。然而，地球化石燃料的儲量有限，尋找未來能源成為當務之急。萬物生長靠太陽，無論是傳統的煤炭、石油、天然氣這樣的化石能源，還是風能、水力及生質能都來自太陽能，而太陽能是來自其內部的核融合反應，人類當然可以模仿太陽產生能量的原理，研發可控制的核融合技術，製造出人造太陽。可控制核融合是目前人類認識到的可以最終解決人類社會能源問題和環境問題、推動人類社會可持續發展的重要途徑之一。先進國家的領導人具有遠見，即使花費巨資也要研究核聚變。

(一)美國:

    在慣性約束研究方向上，以美國國家點火計劃(NLF)裝置為代表，由位於加州的勞倫斯利福摩爾實驗室建造。這是目前世界上最大的激光器，而麻省理工學院的阿爾卡特聚變實驗反應堆，是托卡馬克裝置。美國的核聚變科學成果已經領先世界。

(二)德國:

    德國科學家認為仿星器可能是未來最適合核聚變發電廠的類型，最大的優勢在於能夠連續穩定運行。2018年10月，德國馬克思.普朗克研究所和美國能源部下屬的普林斯頓實驗室合作的W7-X仿星器取得了世界性突破，每立方米的高溫粒子密度已經達到了建造發電站的條件。

(三)法國

     國際熱核聚變反應堆(ITER)計劃是全球規模最大，影響最深遠的項目，目前在法國建造。該計劃集成了全球之力，為實現人類未來能源的夢想而共同建造的世界最大核聚變反應堆。 7個成員國分別是歐盟，美國，俄羅斯，日本，韓國和中國，印度。中國於2003年正式加入。 法國的核工業處於世界領先地位， ITER不僅匯集了國際聚變能研究的最新成果，而且綜合了當今世界相關領域的頂尖技術。

(四)日本

     在核聚變研究方面，日本一直處於世界領先的層次。 1996年，就已經達到了4億度的核心溫度。這一世界記錄至今保持。

(五)中國

    1990年俄羅斯贈送給中國一套HT-7超導托卡馬克裝置。使用超導體可獲得高溫度和磁場強度。這套設備，使中國對可控核聚變的認知縮短了30年的摸索過程。超導體研究有是中國強項。中國激光慣性約束核聚變的創始人就是王淦昌院士。我們的基礎理論物理水平並不落後世界，有著人才濟濟的梯隊儲備。參與ITER計劃使中國在核聚變研究進入了世界最前沿，中國工程物理研究院製造的"神光"三號是亞洲最大，世界第二的激光裝置，2007年，世界首座全超導託卡馬克裝置"東方超環"EAST在合肥落成，2018年，中科院研究所在實驗中獲得了一億度的核心溫度，而時長100秒達到了世界之最。

三、可再生能源會使核聚變多餘嗎？

IPCC在2018年報告說，到2030年，二氧化碳排放量必須減少45％，才能將全球溫度升高保持在1.5C以下。要達到這一點，就需要能源部門迅速脫碳。英國已承諾到2050年實現淨零排放，這將需要大規模部署風能和太陽能。有人認為，這對英國來說應該是更大的優先事項，而不是在實驗聚變反應堆上花費大筆資金。參與融合行業的人持不同觀點，即使在像加拿大這樣擁有大量可再生能源的國家，也永遠不可能是100％可再生能源。""因此需要無碳能源在將來補充可再生能源。

     聚變能為子孫後代提供了幾乎取之不盡用之不竭的能源，雖然也面臨須多工程挑戰，其基本挑戰是實現聚變等離子體發出的熱量超過注入到等離子體中的能量。主要希望集中在以磁方式限制氘-t等離子體的託卡馬克反應器和恆星器上。融合技術在太陽上有巨大的引力為融合創造了正確的條件，但是在地球上，它們很難實現。聚變燃料-不同的氫同位素-必須加熱到5,000萬攝氏度左右的極端溫度，並且必須在強壓力下保持穩定，因此必須足夠稠密且限制足夠長的時間，以使原子核融合。受控的聚變研究計劃的目的是實現"點火"，即在發生足夠的聚變反應以使過程變得自持時發生，然後添加新鮮燃料以繼續進行。一旦點火成功，就會產生淨能量，大約是核裂變的四倍。

四、台灣的能源危機

(一)核聚變發電只是時間問題

     全球已有數十家公司籌集資金並採用與ITER不同的融合方法，研究製造出足夠強大的磁場，以製造出更小，更便宜的托克瑪卡克裝置。美國海軍擔心未來如何為其艦船提供動力，美國海軍已為"等離子壓縮融合裝置"申請了專利，核聚變發電只是時間問題。

(一)  非核家園的影響

     台灣的核能發展較南韓早，清華大學核工系所亦培養了一些人才，加上原能會、核研所台電公司的核能科技人材應可在核能工業及能源發展上為國家創立遠景，但在非核家園的陰影下，核能從業人員抬不起頭，一流人才不再往核能發展，清大核工也改名稱，核研所亦流失許多優秀人才，因為失去了方向，台電也只能將現有電廠營運好，不像南韓有成為核能大國的野心。我們的近鄰中國大陸、日本、南韓及印度都有自己的核能政策及願景，台灣的能源若無遠見將與世界主流漸行漸遠。

(二)  核能政策未趕上世界主流

     為了延續人類文明，我們不能放棄任何能源，若不使用核能則石油、天然氣及煤碳很快用完，目前使用的核能是利用鈾分裂反應，目前人類正在研發與太陽發出能量相同原理的核融合反應，若成功則可有取之不盡，用之不竭的能源。目前核能電廠大部分是以熱中子引發鈾-235核分裂產生能量，由於地球上的鈾礦資源有限，核能工業較先進國家進一步研究發展出可以較經濟利用鈾燃料的快中子滋生式反應器，可將熱中子反應器無法利用的鈾-238，利用快中子撞擊轉化為鈽-239，繼續作為核燃料。「滋生」是轉化出來的燃料鈽-239，比消耗掉的鈾-235還要多。核融合反應器是利用較輕的原子核，在極高溫之下融合而放出大量的能量。核融合反應器可利用取之不盡之海水提煉出燃料，且無放射性廢料產生，是最理想能源。故世界核能工業發展的主流為第一步發展核分裂反應器，第二步發展快滋生反應器，第三步發展核融合反應器。