核融合發電，動工！

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國際熱核實驗反應爐（ITER）終於在去年7月開始組裝，由歐盟與六大國聯手執行。一旦啟用，潔淨能源將源源不絕。


▲質能互換：
在ITER場址，工程師正在檢視環狀真空腔體的第一區段（運轉時將是直立的）。理論上，在環狀腔體裡的電漿會點燃核融合反應，氘和氚（氫的兩種同位素）高速碰撞，有機會黏附並形成氦氣。依據愛因斯坦著名方程式E＝mc2可知，核融合反應中減少的微小質量會轉變成巨大能量。


人類是消耗能源的物種，而目前的能量來源尚無法滿足人類的需求。只要科學家能操控核融合反應，就有可能運用這種為太陽供應能量的過程，產生潔淨豐沛的能源。國際熱核實驗反應爐（ITER）是迄今最大且最宏偉的計畫，嘗試操控兩個原子合而為一時產生的能量。這項實驗耗資250億美元，合作國家包括歐盟、中國、印度、日本、南韓、俄羅斯和美國，在法國聖保羅－杜蘭斯河畔執行，旨在實踐先前核融合實驗都未能達成的終極目標：產生的熱量多於所消耗的。


這項計畫延遲許久且成本激增，幾年前一項重大的獨立評估還迫使領導階層辭去職務。反對者認為，此計畫總歸是愚蠢無用，投入了太多時間和金錢，而實驗目的並非建立一座可運轉的發電廠，僅僅是驗證一種概念。但是當科學家開始連接由各國提供的眾多部件，反應爐正式組裝，ITER終於在去年7月邁向翹首盼望的里程碑。2015年接任ITER主席的比哥特（Bernard Bigot）說：「我們就像馬拉松接力賽的選手，雖然過了第一關，但知道後面還有很多關。這使我們對未來更有信心，也知道沒有理所當然的事。」


難題在於，要在實驗室內部建造微型太陽，然後加以操控。此實驗的核心是2萬3000公噸的圓柱體，內部強大的超導磁鐵將操控電漿長時間維持在1.5億℃，直到核融合發生。要順利點燃核融合反應是巨大挑戰，硬體建造也相當棘手。沒有參與ITER的美國威廉與瑪麗學院電漿物理學家莫代克（Saskia Mordijck）評論：「這項大型國際計畫的各個部件來自世界各地，必須像拼圖一樣組裝在一起，並且要能運轉。」


科學家希望能在2025年啟動反應爐，2035年實踐以全功率運轉的終極目標。此計畫一旦成功，將獲得巨大的報償。核融合產生的能量有可能比燃煤或石油更多，勝過傳統核電廠使用的核分裂燃料。核融合發電並不會產生溫室氣體或放射性廢料。比哥特說：「我認為核融合發電真的是再生能源的一種選項，並且可以減緩氣候變遷，未來三、四年絕對至關重要。」


▲既冷又熱：
此真空腔體的內部將是全宇宙最高溫的區域之一，有1.5億℃的電漿流動其中，而且配備了全宇宙最低溫的儀器之一，也就是用於操控電漿的磁鐵，必須維持在大約–269℃（絕對溫度4K）。把兩者隔開的是塗覆著鈹的「鋼毯」，藉由螺柱連接於真空腔體的內壁，連接的位置目前暫以防塵的黃色蓋子包覆。


▲傲視群倫：
從環形大廳的上方（1）和中段（2）視角，可見ITER設施內的托卡馬克（tokamak）反應爐大小。「托卡馬克」是「帶有磁線圈的環狀腔體」的俄語簡稱，這個概念最早由蘇聯物理學家戈洛文（Igor Golovin）於1957年提出。ITER的托卡馬克反應爐比目前最大規模的還大一倍，將是史上這類裝置中最大的。此反應爐的基座於去年7月經由垂吊安放在這座大廳，宣告這項計畫在法國南部場址的組裝正式展開。歐盟提供了該場址，承擔整項計畫將近一半的成本，資金由歐盟組織「核融合能源」（Fusion for Energy）管理。


▲按部就班：
此真空腔體將由六個區段組成，每一區段都在南韓或義大利製造。巨大的鋼材必須透過船運送往法國馬賽鄰近的濱海福斯港口，再經由公路往東北100公里送達ITER場址。現在工作人員把第一批部件、磁鐵和隔熱罩組裝起來（1），然後垂吊到將安放托卡馬克反應爐的大廳中。


▲深度凍結：
超導磁鐵的運作需要以低溫泵中循環的液態氦，維持在大約–269℃下。操作人員根據當地氣壓、氣溫和液態氦流量的讀數，藉由一組複雜的手動閥（2）來控制系統；承包商液化空氣集團（Air Liquide）建造的低溫廠房（3）將成為全球最大的氦冷卻機組。


▲磁力無邊：
ITER透過整組磁鐵來操控電漿，進而點燃核融合反應，其中有6個環形超導極向磁鐵，這些磁鐵是水平堆疊來包覆電漿。此外有18個環形場線圈將垂直環繞整部機器，中間是大型中央螺形線圈，構成有史以來最大的超導磁鐵系統。超導體能讓電流在無電阻的情況下流動，電子可自由移動以產生強力磁場。


▲龐然大物：
由鈮錫和鈮鈦製成的極向磁鐵，是ITER唯一在現場製造的部件。磁鐵直徑介於17~24公尺，每個重達400公噸，體積龐大到無法在其他地方建造再運送過來。此照片是極向磁場6號線圈（Poloidal Field Coil #6）的冷卻低溫恆溫器。

2netneto

十分欣賞加油abkiss2

holktener

在聞核色變的台灣，2025無核家園的政府決策，哈哈哈，遙不可及。

BBOY2

台灣島就別想了，這東西是中國大陸和美歐的強國比拚，台灣主打用愛發電，非核家園，加緊燒媒吧

ptheusa

用愛發電不好嗎 ?

HOBBY00

謝謝大大 ~~ 感恩!!
無私分享 ~~ 先推囉!!

asdll

沒想到這東西真的能做出來
成功的話整個世界又要翻轉了

u728946

完成的話是世界的福音，可是沒控制好，代價可能比核廢料還高昂喔~

all95

在地球搞個有如小太陽的電廠，雖然有大量能源，但是極(超高溫)與極(超低溫)同時存在的人為設備，
不知道萬一失控會不會有什麼閃失??
還好離亞洲有些距離，就先做壁上觀之.