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ITER 獎落誰家?

2011/02/09 | 未分類 |

Original publish date:Aug 04, 2005

編輯 Jerry 報導

經過了長久的爭論,國際熱核實驗反應裝置(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER) 的建造地點於2005年6月28日已塵埃落定,位於法國南方的Cadarache將成為這個全世界最大核融合反應裝置的落腳之處。

由於人口快速成長與生活品質日漸提升,全世界的能源需求量也逐步增加。為了解決日益嚴重的環境污染與永無止境的電能消耗,人類勢必要找出一個乾淨、安全又可提供足夠能源的的解決方案,而核融合發電為目前最有潛力的選擇。

核能產生依循兩種可能的途徑,即核分裂與核融合。前者為重元素(如鈾,鈽) 分裂所產生能量,現有的核能電廠皆是利用此技術運轉,他的優點是少量的原料即可產生巨大的電能,且減少環境的污染與化石燃料的依賴,缺點是若燃料無法妥善控制,會導致能量輸出急劇升高,造成失控引發事故,而其所產生具輻射的核廢料,難處理且對環境會造成永久性的傷害;後者為輕元素 (如氫及其同位素氘、氚) 結合成重元素所產生能量,它擁有核分裂的優點,卻少了其放射性污染的顧慮,若燃料停止供應,核反應將立即停止,因此核融合反應器不會造成像核分裂反應器那樣失控的情形。

儘管核融合發電擁有眾多優點,但實現卻是困難重重。首先需將物質加熱成電漿態。但僅使物質成為電漿並無法引發核融合反應,因為電漿中帶正電的原子核會互相排斥,欲引發核融合,必須加速原子核以克服排斥力。因此,只要提高電漿的溫度,就能使原子核相撞產生核融合。以地球上最易引發核融合反應的「氘」與「氚」為例,若要引發核融合反應作為能源使用,必須將電漿加熱到攝氏一億度以上。但由於電漿中的雜質(以附著於容器壁的空氣分子為主) 會帶走熱量,造成電漿溫度無法上升,因此避免雜質混入電漿中,成為研究人員苦惱的問題之一。此外,電漿非常的不穩定,只要有一點點的絮亂,整個系統會越來越惡化,導致電漿碰撞器壁熱量流失,或是反應終止,尤其是在接近核融合的反應條件-高溫、高密度,越容易造成不穩定。因此,如何使電漿能處於高溫,高密度,且熱不易散失的情形下穩定的進行核反應,成為科學家最重要的目標。

基於數十年電漿研究所設計的ITER,其一億度的電漿與所產生500MW的發電量,為未來核融合電廠提供了實現的可能。

然而,這個價值120億美元的裝置該建於何處?在經過六個參與國(歐盟、俄羅斯、中國、美國、日本與南韓) 的激烈討論之後,2003年由原先的四個地點 (加拿大、法國、日本、西班牙) 篩選出兩個 (法國與日本),最終於2005年六月確定建於法國南部的Cadarache。預計10年後(2015),ITER可正式開始運作。若前述之計畫成功,第一座示範性核融合電廠將在2030年建造;如果運轉順利,第一座商業用途之核融合電廠將於此世紀中(2050)實現。

參考來源:

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  • [Oct 09, 2006] 星際旅行的新法寶-電漿泡泡
  • [Feb 02, 2006] 聲波核融合的重大突破
  • [Nov 13, 2003] 美國的科學發展願景
  • [Dec 10, 2002] 核融合發電的褓母-磁鐵

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