
過往的能源帶給全世界汙染與傷害,地球上是否有能源是乾淨且源源不絕呢?人類夢想中的未來能源或許是"人工太陽",世界大國紛紛搶進研究與實驗,日前,韓國太陽(KSTAR),成功達到攝氏1億度的超高溫度,韓國的核融合發電又再邁進了一步。
韓國國家核融合研究所利用超導托卡馬克,讓專為核融合發電設計的研究裝置KSTAR,於13日成功達到中心離子溫度1億度以上的超高溫高性能的等離子體,且成功維持了1.5秒的高溫,在全世界可說是創舉。
國家核融合研究所所長兪碩在(yu-seog-jae)表示,「雖然等離子體的溫度超過1億度才會引發最活躍的核融合反應,但此次KSTAR引發核融合反應的主體離子溫度就達1億度以上了」,並表示「這是世界上首次利用超導托卡馬克核融合裝置」。
人工太陽、夢想中的未來能源─核融合
核融合發電是指將氫加熱成1億度以上的超高溫等離子體來引發核融合,再利用此處產生出的巨大能量來加熱水溫以轉動渦輪,以此作為電力的一種發電方式。由於和太陽燃燒的原理相同也被稱之為「人工太陽」,不過在重力遠比太陽還要小的地球上,為了要達到核融合反應,必須要讓等離子體長時間維持太陽中心溫度(1500萬度)的7倍,也就是1億度以上的高溫高密度。
發電原料的氘和超重氫都取自海水,比起核能(核分裂)發電,幾乎不會發生輻射的問題,也因此被稱作「夢想中的未來能源」。
超導托卡馬克是利用磁場來約束等離子體的環形最新核融合裝置。由韓、美、中、日、歐盟、俄、印等7國和地區,在法國南部合作建設中的國際核融合實驗反應爐(ITER),以及中國的EAST等最近的核融合反應爐,皆是使用超導托卡馬克。ITER預計在2025年竣工並初次共同進行電漿實驗,預計於2035年全力進行熱能輸出500兆瓦的核融合反應爐實驗。核融合專家認為,若繼續這樣的研究結果,或許在2050年左右時,就能作為主要國家的商業發電。
金泳三政權企劃、金大中政權動工、廬武鉉政權完工
國家核融合研究所在今年另外引進了中性粒子束入射加熱裝置(NBI),以加熱至1億度以上的超溫高等離子體能夠穩定地維持10秒以上為目標。兪所長表示,「如果能在年底左右達成目標,那韓國的核融合技術就能達到世界上任一國家都無法追上的水準了。」他也表示,「KSTAR的最終目標是要讓1億度以上的超高溫等離子體能夠維持300秒。」
韓國這次的成果,預定在由國際核融合學術大會在首爾舉辦的「2019 KSTAR會議」上,向國內外的學者們做詳細的發表,以紀念KSTAR實驗10週年。
KSTAR是1995年金泳三政權時所企劃、金大中政權時開始動工、2007年廬武鉉政權時完工,經過試運轉之後,自2009年起正式開始實驗。
競爭對手中國將在2035年建立核融合發電廠
事實上,這並非是核融合等離子體第一次達到1億度以上,中國科學院等離子體物理研究所在去年11月時,就已成功利用自己國家的核融合實驗反應爐,讓溫度達到1億度。然而,國家核融合研究所解釋,核融合的非核心元素的電子溫度已經設定為1億度,過去日本和美國的核融合等離子體也曾達到維持3秒以上的紀錄,但並非是使用超導托卡馬克,而是用當時的銅電磁鐵托卡馬克,因此無法進一步研究結果。
韓國在核融合發電研究和開發上最大的競爭對手是中國,中國除了電子溫度達到1億度之外,2017年6月在全世界首次成功讓5000度以上的超高溫等離子體狀態維持達100秒。根據香港南華早報(SCMP)指出,中國計劃在2035年建立核融合發電廠,上海、合肥、成都等中國大都市都受到發電廠的吸引而展開激烈競爭。
科學技術情報通信部巨大公共研究政策官崔元浩(choe-won-ho)表示,「若其他國家缺乏確保能掌握核融合能源領域主導權的競爭力,這便會成為讓韓國成長的強大動力。」他也表示,為了掌握住核融合技術在世界上的領先地位,計劃將持續努力地進行核心技術的開發、培育人才、產業擴充等基礎強化。【WPN編譯小組】