德國擬建全球首座核融合發電站

一、德國擬建全球首座核融合發電站

        依據中國核電網報導，德國總理默茨表示，德國希望建造世界首座核聚變發電站，並在聚變能源領域佔據領先地位。他是在德國工商會大會上發表演說時作出上述表態的。默茨表示，從長期看，德國需要增加能源發電能力，以穩定並可能降低電價。為此，德國政府計劃同步發展天然氣發電和再生能源，以增強電力系統的穩定性和供應能力。他透露，德國內閣將於2026年5月13日批准新的發電能力發展策略。該戰略將包括啟動新建燃氣火力發電廠招標，以確保電力系統具備足夠的基礎負載和調節能力。同時，默茨強調，德國不應只滿足於傳統能源結構調整，而應在未來能源技術方面保持領先。他表示，德國希望建造世界第一座聚變電站，並稱德國在受控核融合領域擁有較高水準的科學研究基礎。默茨提到，漢諾威工業展上所展示的相關技術成果，體現了德國在聚變研究和工業技術的潛力。他認為，聚變技術若能實現工程化突破，將為未來低碳、穩定和大規模能源供應提供新的可能性。近年來，德國圍繞核子技術重新進入能源議程的討論逐漸增加。此前，巴伐利亞州長馬庫斯·澤德也曾主張發展小型模組化反應器和聚變技術，認為德國應重新評估先進核能在未來能源體系中的作用。德國曾長期是歐洲重要核電國家之一，自1960年代開始興建商用核電廠以來，德國核電在1920世紀末曾提供全國約25%至30%的電力。德國史上共運行17座核動力反應器，包括伊薩爾、內卡韋斯特海姆、艾姆斯蘭、菲利普斯堡、貢德雷明根和布洛克多夫等核電廠。但2011年福島核事故後，時任總理梅克爾政府加速棄核進程，8座老舊反應爐很快關閉，其餘機組也按計畫陸續停駛。最後運行的伊薩爾2號、內卡韋斯特海姆2號和埃姆斯蘭反應器已於2023年4月15日永久關閉。目前德國沒有在運核電廠，許多原有電站已進入拆除階段，也尚未推出大規模重啟核電的官方計畫。但隨著能源價格、工業競爭力和電力系統穩定性問題重新受到關注，德國國內關於停止嚴格反核政策、討論新一代核技術以及不再阻撓歐盟層面支持核能倡議的爭論仍在持續。默茨這次關於聚變電站的表態，顯示德國能源政策討論正從傳統棄核問題擴展到未來先進核子技術領域。

        去年10月1日，德國政府在聯邦內閣會議上通過了一項名為「德國邁向核聚變發電站」的行動方案，力圖在德國建造世界上第一座核聚變發電站。到2029年，德國將向該領域累計投入超20億歐元，支援研究基礎設施和技術示範裝置建設。核聚變能源“有望提供具備基載供電能力、清潔、安全且資源高效的電力”。製氫等能源密集型工藝也可從核聚變發電廠中受益。目前，核聚變技術仍處於實驗階段，許多學者也認為其商業化至少還需數十年時間。不過，研究人員與投資者對核聚變技術的信心正不斷增強，認為其終有一天能成為安全、氣候友好且幾乎取之不盡的能源。美國、中國、日本、英國以及歐盟已投入數十億歐元用於該技術的研發。德國研究與技術部長多蘿西・貝爾表示：“未來的能源應安全、環保、氣候友好，且讓所有人都負擔得起。 “她認為，核聚變有望成為滿足未來能源需求的關鍵技術。

二、未來五年將決定美國核能的命運

        依據美國國家利益雜誌報導，無論是核裂變或核聚變都能保障美國的能源未來，並使美國成為全球能源技術的領導者，尤其未來五年至關重要。美國電力需求預計到2033年將成長18%，主要受新數據中心、製造業重新成長，以及運輸與工業流程電氣化的推動。新資料中心電力需求的激增已促使美國核能發電擴展計畫。計畫重啟兩座近期退役的核電廠——密西根州Holtec的Palisades核電廠，以及由Constellation與Microsoft在賓夕法尼亞州興建的三哩島1號機組。重新啟動這些現有電廠的成本遠低於新建，且是將核能納入美國電網最快的途徑。隨著新核裂變電廠計畫推進，私人核融合能源公司紛紛提出可信計畫，預計在2030年代中期投入電網。核融合(聚變)能源作為長期渴望的能源，隨著計算、材料與等離子體物理的進步，現已觸手可及。但若未來五年內不採取行動，美國可能將領導地位拱手讓給中國等積極建設裂變電廠與融合研究設施的國家。現今的核電廠透過核裂變產生能量——像鈾這樣的重原子分解釋放能量。核融合則相反——兩個小氫原子融合成一個較大的原子，釋放更多能量。兩者都能以太陽能和風能所需土地的一小部分，24小時隨時產生隨需電力。自1958年第一座反應爐建成以來，美國一直是核能技術發展的先驅，至今仍運營超過90座商業核反應爐。近期美國與歐盟的核電站建設耗時12年以上，成本是原估的兩到四倍。而中國在過去十年中已建成34吉瓦核能，約佔美國核能總數的三分之一。

              多年來，美國一直想開發更安全、更有效率且具成本效益的先進核反應爐。美國能源部確認，36個州共145個燃煤場址，以及31個州的41個核能場址，這些設施可支持美國超過260 GW的核能容量開發——是現有核能機組的2.6倍。然而，最令人期待的是成為首家將融合能源商業化的公司。裂變技術的創新，包括小型模組化反應爐（SMR）和微型反應爐，承諾縮短建造時間，並使核能更安全、更高效。過去五年來，核融合已從研究領域轉變為一個快速演進的技術前沿。2022年，美國國家點火設施成為全球首個達成淨能量增益的設施，意即反應產生的能量超過啟動時的能量。這證明了融合的實現是可能的，並推動了商業化競賽進入高速加速。自1950年代起，美國政府主導公共融合能源研究與開發（R&D），並支持多個國家實驗室及ITER持續進行的研究計畫。其他國家如中國和英國也覺醒了核融合的潛力，並承諾政府投入數十億美元資金建設先進設施。認識到美國私營企業推動技術發展的力量，能源部最近啟動了一項里程碑式的融合公私合營計畫，仿效了協助擴展 SpaceX 的計畫。該計畫已承諾在八家公司完成試點工廠開發里程碑後，投入4600萬美元。與商業太空發射一樣，展示全球首座融合電廠將需要更多資金，但回報將非常巨大。實際上，重啟美國核能產業將帶來額外好處，包括創造就業機會和新的製造能力，以及滿足日益增加的24小時電力需求的工具。為了讓美國重新進入核裂變發電廠市場，並贏得核融合商業化競賽，聯邦支持與私人投資必須一併納入談判桌。未來五年，美國有機會定義未來一百多年來的發電格局。

三、中國「人造太陽」進入世界第一梯隊

          中美科技競爭已進入全面白熱化，在能源競爭方面，核聚變發電及太空太陽能發電是主要戰場。雖然核聚變突破消息頻傳，但實際進展有太多瓶頸須突破，距商用發電還很遙遠。核聚變的控制技術很難是世界能源發展的前沿方向。中國的東方超環EAST 是中國自主設計建造的核聚變實驗裝置，率先實現一億度的超高溫，很早就實現了101.2秒穩態長脈衝高約束等離子體運行，在核聚變實驗中一直保持著領先。另外，中國爭取到2030年啟用具備發電能力的實驗反應爐「CFETR」，比ITER更大，安全可控的核聚變一直被視為解決人類能源一勞永逸的方法。根據環球時報報導，中國核聚變研究正逐步進入世界第一梯隊。其中，2024年中國環流三號（HL-3）實現150萬安培電流的高約束模等離子體運行，自主研發的高功率高頻率（105GHz）迴旋管、數位孿生系統等關鍵設備首次投入運行，裝置運行參數和控制水平穩居世界前列。2025年1月，全超導託卡馬克核融合實驗裝置（EAST）首次創下「1億攝氏度1000秒」的長脈衝高約束模等離子體運行世界紀錄。核融合技術研發基地、聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施、緊湊型聚變能實驗裝置、中國聚變工程實驗堆等研究及工程實驗設施也正在規劃與建設。全球已有約50家私人聚變研發企業，呈現快速成長態勢，中國的能量奇點公司也於今年3月10日宣布高溫超導磁鐵「經天磁體」達到了國際領先水準。中國聚變科技企業與科研院所2023年成立聚變產業聯盟及可控核融合創新聯合體，加強合作協同。ITER最初計劃在2020年開始實驗，現已延期到2034年，成本從50億美元漲到220億美元。中國近期聚變新突破集中“爆發”，顯示出高端人才資源、工業基礎儲備、供應鏈能力、統籌合力集智等諸多優勢，有望在未來一段時間成為國際可控核聚變的引領和中堅。

            中國一家名為能量奇點的小型初創公司正在研究核聚變，美國擔心隨著新核聚變公司在中國各地湧現，而北京的開支又鉅大，使美國正在失去幾十年來掌握這種近乎無限的清潔能源形式的競賽中的領先優勢。核聚變是為太陽和其他恆星提供動力的過程，在地球上複製非常困難。掌握聚變是一個誘人的前景，無論哪個國家首先成功都會帶來財富和全球影響力。美國的托卡馬克裝置正在老化，而中國東部正在建設一個耗資 5.7 億美元的新聚變研究園，名為 CRAFT，有望於明年完工，而美國無此設備。美國工業界認為中國正在擊敗美國，中國國家資助的 BEST 托卡馬克預計將於 2027年完工。幾十年來，美國一直是核聚變的領導者，第一個在現實世界中應用聚變能製造氫彈。當中國在托卡馬克方面領先時，美國正在鐳射技術中找到優勢。2022年底，加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家是世界上第一個用鐳射成功產生凈聚變能。隨著中國投入大量研究資金，位於合肥的中國東方托卡馬克將等離子體穩定在 7000 萬攝氏度——比太陽核心的溫度高 5 倍——超過 17 分鐘，創下了世界紀錄取得了驚人的突破。英國原子能管理局的米哈伊爾·馬斯洛夫稱其為“重要里程碑”。美國能源部表示，在全球範圍內，私營部門在過去三到四年中在聚變上花費了 70 億美元，其中約 80% 來自美國公司。他說如果中國政府繼續每年投資超過10億美元，那可能很快就會超過美國的支出，如果這些投資得到回報將為中國帶來全新的核能光芒。隨著人工智慧能力需求激增，中國在核聚變競賽中的支出超過了美國。在美國幾十年的領導下，中國正在迎頭趕上支出增倍並以創紀錄的速度建設專案。