2022年2月19日
科學界討論核聚變理論已大概一個世紀,正式落手研究也超過70年,但仍未成功,其關鍵在於如何能具成本效益地生產能源,而問題一直未能破解。
英國物理學家Arthur Eddington在1920年最先提出核聚變的概念,解釋為何太陽等一些星體能夠發光發熱。之後其他科學家進一步研究,包括計算各星體的核聚變比率,加深認識原子的結構,並開始在實驗室嘗試做出核聚變過程。
正式公開的研究1950年由蘇聯政府開始,當地科學家設計出一種可用來實現磁約束聚變的環性容器,名字為「托卡馬克」(Tokamak),是俄語「環型磁線圈真空室」的縮寫,這款環磁機至今仍普遍採用。
到上世紀七十年代,科學界逐漸意識到核聚變是重要研究,而且需要多國聯手。歐洲多國在1973年開始項目「歐洲聯合環狀反應爐」(Joint European Torus,JET),這個設於英國牛津郡的設施正是近日取得突破而受國際關注,它本身在上世紀八十年代製出全球首批高溫度電漿。
上世紀八十年代,美蘇關係解凍,令核聚變合作打破鐵幕的隔閡,美國和蘇聯1985年同意建成「國際熱核融合實驗反應爐」(ITER),設於法國南部,現時由歐盟、美國、中國和俄羅斯等多國合作營運。
輸出能量需高過消耗
核聚變研究正式成功,並能應用在生產能源,只需要一點:產生核聚變過程時所消耗的能源,低於這個過程所產出的能源。說來簡單,但從未有科學家做到,因為我們仍未掌握到這個過程所需溫度,以及應投入多少氫氣同位素,以達到平衡點。如果太低,便啟動不到核聚變,而且啟動後過程不能長期地穩定;如果太高,就意味成本高於收入,不能在商業上應用。
阿根廷政府早在1951年便聲稱掌握到核聚變技術,美國有兩名科學家1989年也有類似說法,最終空歡喜一場,研究遠遠未達能開啟能源新一章的地步。
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