正如前面提到,核融合是讓氘─氚在高溫高壓環境出現融合反應,過程釋放氦,副產品則是以中子形態存在的天量能量。 人類對這產生能量的研究持續百年,甚至經歷核爆,早就掌握融合原子使其融合的技術。 從1950年代開始,人類發展核融合技術的主流有兩派:一為慣性約束核融合,最代表性單位是美國勞倫斯利佛摩國家實驗室(LLNL);另一為磁約束(magnetic confinement)核融合,目前法國興建中的ITER,就屬於磁約束核融合反應設備。 被譽為「人類能源聖杯」的核融合能源技術,近年來在先進大國屢屢傳出開發新進度。 但多數人並不知,自今年開始,台灣有可能成為全球第一個邁向核融合技術商業化的國家。 由台美兩地科學大老參與的台灣聚界潔能最近宣布,該公司發展獨步全球的「桌上型核融合系統」,最快三年後就可邁入全球商用市場。
當局目前正在法國南部建造國際熱核融合實驗反應爐(ITER),它比歐洲聯合環狀反應爐更大且更先進。 這一新的「人造太陽」最早可能於 2025 年開始運作,英國這次實驗數據將證明攸關重要。 目前全世界最大的核融合反應爐,是位在法國的國際熱核融合實驗反應爐(ITER)。 預計2025年開始電漿實驗、2035年開始氘氚核融合實驗,理想狀態下,核融合釋出的能量將達原料的10倍。 像是石化燃料原料有限,且會造成空氣污染;太陽能、風力等綠能,也有成本高、缺乏穩定性的疑慮;核分裂則面臨高階核廢料存放,以及輻射污染等風險。 對於家住南灣/東灣的人來說,對Livermore的印象可能就是奧特萊斯。
核融合突破: 使用之前,先了解數字是怎麼來的
「如今這是一個有科學根基的計畫。他們正試圖確認某些障礙以獲得「點燃」,」 Campbell 說。 如果所有東西都按照計畫進行,燃料 — 被壓縮到密度為鉛的 100 倍 — 將「點燃」核融合反應,不過這種由雷射驅動的內爆(implosion)不足以提供足夠能量燒光所有 DT 燃料。 DT 核融合反應製造二種產物:氦原子核(即α粒子),以動能形態攜帶 20% 的反應能量;另一產物中子則攜帶其餘能量。 為了要使核融合能成為一種能源,α粒子必須要有效地加熱燃料以維持反應進行。 但李海光也說,目前國際對核融合電廠商轉時程有落差,因各國研究方式不同,歐俄等集結卅五國成立「歐洲聯合環狀反應爐」(ITER),投入五、六百億歐元(近二兆台幣),盼二○二五年能進行電漿測試;美國使用方式則不一樣,因此國際仍在觀望。
「對NIF研究員和工作人員來說,這是具里程碑意義的成就。研究員致力使核融合點火實現,這次實驗無疑將激發更多發現。」能源部長Granholm表示。 燃料球外層被X光輻射產生爆裂,反作用力會以震波形式繼續向內部傳播,使內部氘─氚元素形成高壓高溫,產生自發性燃燒,導致內爆(能量和物質快速對稱向內聚合),並連鎖觸發融合反應。 更重要的是,這次實驗首次證明慣性局限融合為核融合兩大主流方案(另一個是磁局限融合,即托卡馬克裝置)之一的根本科學基礎。
核融合突破: 發電材料 可從海水取得
核融合发展又有新突破,位于美国加州的国家点火装置(National Ignition Facility, NIF)近日在核融合实验中成功产出了1.3兆焦耳(MJ)的能量,代表距离“点燃”核融合又更进一步,为潜在的新清洁能源开发带来希望。 在核聚变反应中获得了净能量增益,这一结果应该使人们更加乐观地认为,在实现无限、零碳能源的梦想方面正在取得进展。 关于人类多久可以看到核聚变被用于发电的问题,劳伦斯利佛摩国家实验室主任布迪尔说,目前仍然有重大障碍,但是“通过共同努力和投资,对基础技术进行几十年的研究,我们就可以建造一座发电厂”。
据报道,劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家今年春季和夏季进行了一系列重复实验,但都没能成功实现“核聚变点火”,即没有实现实验输出能量超过输入能量。 目前,科学家仍在对7月30日最新实验的结果进行分析,预计将于学术会议或学术杂志上正式发布。 在这些星体核心的巨大热量和重力下,氢原子核相互碰撞,聚合成更重的氦原子,并在此过程中释放出大量能量。 可控核聚变技术有望为人类提供近乎无限的清洁能源,帮助人类摆脱对化石燃料的依赖。 原能會核能研究所副所長李海光也回應,核融合發電與現有核分裂電廠型態完全不同。 核分裂會產生輻射物質與核廢料,目前國內尚未有較佳的處理方式。
核融合突破: 能量更大且無汙染 遠勝現有核能技術
在我們的腳底下,有著一塊塊的板塊,它們互相推擠,雖然速度緩慢,但力量十分巨大,足以導致地震發生,也是在地表刻畫出高山與各種地表變化的主要推手,想進一步了解我們的大地之母,可以參考我們的這一集。 但要記得,高階放射性廢棄物的處置,時間是以數千到數十萬年的時間尺度做計算。 也就是說,就算短時間讓這些用過燃料棒眼不見為淨,但若不能妥善監測管理,到了要收拾善後時會更加麻煩。 你也許會問,台灣不是日本,比較高溫,氣候型態也不全然相同。 沒錯,但真實數據也需要等待進到第二階段的熱測試,才能一起來檢視數據如何。
- 雖然蘇聯聲稱碎片在墜入大氣層的過程中全部燒毀,但事實是,碎片灑落在加拿大的西北地區。
- 不過目前台灣的狀況,不論是乾式貯存場還是最終處置場都還未啟用。
- 除此之外,所謂的「次臨界」,指的就是燃料內可反應的中子濃度低,處於無法持續發生連鎖反應的狀態,必須不斷透過外加的高能粒子射擊,才可以維持反應進行。
- 我当时的研究方向是磁约束核聚变,不是惯性约束核聚变,因此本文的观点可能带有个人偏见。
Helion 執行長 David Kirtley 表示,未來也希望能打造尺寸跟運輸木箱差不多大的核融合反應爐,每個反應爐容量約 50MW,約可為 8,200 戶美國家庭供電。 當高 核融合突破2023 β 電漿中的氘和氦-3 離子碰撞並融合時,會釋放能量並讓電漿膨脹。 Helion 指出,膨脹會導致電漿磁通量發生變化,會「推回」反應式室周圍磁鐵產生的磁場,場交互作用可產生感應電流,能更高效地捕獲電流。
核融合突破: 「讓法國在世界各地閃耀」! 全球奢侈品龍頭LVMH宣布贊助巴黎奧運
用來使電漿封閉的方法有許多種,太陽內部是利用巨大重力使電漿封閉,而在地球上則必須採取別的方法,磁場的利用便是其中一種。 當電漿帶電時,電荷被捲在磁力線上,因此只要製造出磁場,就能夠將電漿封閉,使它們懸浮在真空中。 但由於原子核帶正電,彼此間會互相排斥,所以很難使其彼此互相接近。 若要克服其相斥的力量,就必須適當地控制電漿的溫度、密度和封閉時間﹝維持時間﹞,此三項條件缺一不可。 由於提高物質的溫度可以使原子核劇烈轉動,因此溫度升高,密度變大,封閉的時間越長,彼此接近的機會越大。 不僅如此,為了對抗溫室效應、減少碳排應運而生的電動車,因關鍵組件電動馬達與電池的搭載,讓其對於鋰、鈷與稀土的依賴更勝過往。
所幸我們往往可以理性推論出,這些陳腔濫調的說法是否合理。 而在本例中,甚至能夠找出上述哪一則報導的說法基本上正確,而哪一則報導肯定錯誤。 每天都會有幾千份不同的報紙刊登這樣的報導:「每『某段時間』有『多少』『某族群』『如何』。」許多報導內容都與某個「里程碑」(milestone) 相關,或是一生只會發生一次的事,例如出生、死亡或特定年齡的生日。 至於要不要把核廢料送上太空,真的丟到我們完全不用再監測,可以兩手一攤就不管的地方呢⋯⋯?
核融合突破: ‧ 李沃牆/春花秋月何時了 台灣債務知多少
但從目前研究成果可見,進展速度越來越快,也借助科技進步、人工智慧等,「大家越來越樂觀」。 李海光進一步說明,現在還在研究階段,「你看到的只是核融合技術,從技術到發電還有一段時間」,尚無達到示範型電廠程度,最樂觀商轉時間「絕對超過10年」。 而在這幾個方法中,深層地質處置法既滿足遠離人類生活圈,但又可以隨時緊急處置的條件,仍然是目前最主流的做法。 例如目前進度最快,位在芬蘭的 Onkalo 深層地質處置場,從 2004 年動工至今,預計將於 2024 核融合突破2023 年正式啟用。 至於跟我們一樣多地震的鄰居日本,他們位於北海道的的幌延深地層研究中心,也開始了全新的國際計畫,台灣也有參與。 希望能從日本身上,實在了解地震帶上建置深層地質處置場的風險評估,取得寶貴的經驗。
1964年,溫特堡提出了用加速到1000km/s的強粒子束來激發融合反應。 1968年,他提出可以用馬克斯發生器(Marx generator)來產生強電子束與離子束。 核融合突破 上週我們介紹到,數學才女阿涅西雖然妥協暫時不當修女,但也如願以償擺脫令她心力憔悴的沙龍。 尽管如此,距离核融合“商业化”仍有一段距离,要达成量产的目标,透过核融合发电厂供电,则产出的能量必须是输入能量的30至100倍,在这之前,科学家和电力产业界还有很多工作尚待完成。
核融合突破: 我們該擁抱核能嗎?或許我們先問,該用什麼角度看待核能?
原能會核研所認為,台灣現階段應全力衝刺電漿技術,做好打底工作,當國際上核融合電廠商轉夢成真,才有能力銜接導入。 因此二戰後,全球科學家汲汲營營地投入研究,希望在地球上打造「人造太陽」,利用近乎無盡的乾淨能源來實現供電目標,以解決能源危機和環境污染等問題。 人們發現,氫彈釋放的能量是同樣質量的原子彈的幾十倍(由於氫彈可以做得比原子彈大,真正大氫彈的威力是後者的上百倍,甚至上千倍),但遺憾的是,氫彈裡的核融合反應是不可控的,釋放的能量無法利用。 70年代和80年代的實驗發現這些裝置的的效率比預想的要低得多,而且「點火」不是那麼容易發生的。
总的来说,对于惯性约束聚变发电,我们可能距离实现,最低还有1000倍的距离。 上方的小型原子弹内爆后,会产生大量的X光射线,X光射线会在蛋壳内反射汇聚,照射到包裹氢同位素聚变燃料的外壳(聚苯乙烯泡沫)上。 据美国国会众议员刘云平(Ted Lieu)表示,「如果这次核融合的突破是真的,那么它很可能会改变世界的游戏规则」。 請注意,以上為了計算方便,都是使用近似數字,如有必要,之後還可以進一步進行更精確的計算。 例如,我並不確定報導包含英國的哪些區域,有可能實際上相關的人口是 7,500 萬人,這樣的話就可以先假設預期壽命為 75 年,便於計算,然後在更確定實際的人口數後,進行上調或下修。
核融合突破: 美核融合實驗創里程碑 他揭「重大突破」背後真相!
根據勞森準則,加熱氘﹣氚燃料所需的能量大約100倍於通過加壓的方式獲得同樣效果所需的能量。 這也可以理解為,在燃料被緩慢加熱的通常情形下,能量的損失率與燃料與周圍環境的溫度差有關,比如磁局限融合。 核融合的原理並不複雜,但是實驗中要控制的變項很多,包括極度的高溫與壓力,還有雷射光束的照射,都需要仔細計算,製造愈精確愈好的實驗條件。 而根据知情人士表示,7月底的这项实验产生了3.5百万焦耳的能量,将近输入能量的1.71倍,足够为一台家用熨斗提供1小时的电力。 核融合突破 核融合是将两种氢同位素——通常是氘(重氢)和氚(超重氢),加热到超过摄氏1亿度的高温,使原子核融合,释放出氦和大量中子形式的能量,与太阳发出光与热的原理相同。
歐洲議會去年通過認可核能為潔淨能源,在此趨勢下,零溫室氣體且無核災風險的核融合,可望成為未來能源生力軍。 美国能源部所属的加州劳伦斯利佛摩国家实验室(LLNL)表示,继去年12月在核融合反应中实现净能量增益之后,7月30日科学家再度成功实现核融合点火的突破,并产生更多能量,为商业量产奠定基础。 美国科学家宣布核聚变(核融合)研究取得重大突破,首次实现了聚变反应的净能量增益,即从聚变实验中产生的能量多于引发反应的能量。 部分科學家認為,核融合是一種未來的潛在能源,因為它產生的廢物很少,也不會排放溫室氣體。
核融合突破: 台灣核電廠的現況
為加速核融合技術發展,實現穩定供電的零碳能源,最近美國麻省理工學院與新創 Commonwealth Fusion Systems(CFS)攜手研發全新的「超導磁鐵」,為同類產品中性能最為強大的磁鐵,磁力強度破紀錄達到 20 特士拉(tesla)。 儘管這次產出的能量僅維持極短時間(只有100兆分之1秒),但科學家已更接近點燃核融合。 科學家們表示,核融合技術距離商業發電還有一大段距離,更不應指望該技術能夠解決氣候危機,相關淨零碳排的工作還是要繼續。 但他們也說,對於新技術突破感到興奮,認為「這是能在地球上建造小型恆星的證據」。
- 過去幾十年來,為試圖掌控這項技術,美國、俄羅斯及多個歐洲國家政府已撥款數十億美元。
- 核融合亦不同於目前核能發電廠使用的核分裂技術,後者是透過破壞重原子,產生較輕原子並釋放能量。
- 那麼我們到底該怎麼培育更多護理照顧人才,一起為台灣健康打場勝仗?
- 氢弹我们还能用原子弹来来产生高能X射线,激发等离子体来引爆。
- 「你們會發現,當點燃小燃料倉,發生一件很小又很大的事……但相關實驗數據卻不『小』,我們所有團隊、所有熟悉業務和數據的成員都需要來檢查和驗證。」Budil博士表示,不僅內部人員參與,得到令人驚訝的結果之後,還必須找外部專家團隊獨立驗證。
- 這次實驗在LLNL內耗資卅五億美元(約台幣一○八四億元)的「國家點燃設施」(NIF)進行,研究人員正在分析資料數據。
- 2021年8月,LLNL曾宣布了一项重大突破:破纪录地产生了超过10万亿瓦的高能聚变能量——虽然时长只有一秒不到。
实验中,“国家点燃实验设施”向目标输入了2.05兆焦耳的能量,产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出,首次展示了惯性约束核聚变的最基本科学原理。 國科會表示,台灣已規劃投入核融合關鍵技術研究,預計部署不同團隊進行高功率雷射電漿、磁約束高溫電漿實驗及理論研究,並深化國際合作以強化研究量能。 《衛報》報導,目前研究顯示,核融合仍處於消耗電力比產生電力更多的困局。 科學家普遍認為,核融合輸出能量至少要是輸入能量的10倍,才有機會達到「收支平衡」。
核融合突破: 美國宣布核融合研究取得重大突破 達成能量淨增益
《科學人》報導,過去使用核分裂技術的核電廠,因為建設地點、核廢料問題與核災爆發等狀況,引發大量的社會輿論。 核能專家指出,核融合應有機會從核分裂的錯誤中學習,深入思考能源公平與正義,包括核電廠建設地點、社區能源供應等議題都要一併思考,「至少我們這次要嘗試做對」。 核融合是透過融合兩個氫原子的方式,產生大量能量,因為過程沒有核廢料的問題,也幾乎不會產生二氧化碳,成為無限的乾淨能源。 核融合突破 這次實驗在LLNL內耗資卅五億美元(約台幣一○八四億元)的「國家點燃設施」(NIF)進行,研究人員正在分析資料數據。
我当时的研究方向是磁约束核聚变,不是惯性约束核聚变,因此本文的观点可能带有个人偏见。 接下來就使用利特爾法則來估算,每天有多少嬰兒潮出生的人年滿 65 歲吧。 為了簡化計算,首先假設美國人口為 3 億人,也就是正在「處理過程中」的人數。 假設每個人活到 75 歲,則 75 年就是「處理時間」。 上述數字其實過度簡化,原因是有些人英年早逝,而有些人則長命百歲;此外,人口估算的方法也忽略了遷入、遷出和出生率,但目前為止,這個估算數字已經夠好。
核融合突破: 美國核融合研究再傳新進展 實驗團隊︰產出能源比去年還多
美國能源部長 Jennifer Granholm 核融合突破2023 核融合突破 與負責核安全的副部長 Jill Hruby表示,這是一項重大的科學突破。 美國核融合發展有望獲得突破,金融時報引述知情人士,美國科學家在追求零碳能源方面,已獲得佳績,首次在核融合反應中實現淨能量增益,核融合反應發出約 2.05 兆焦耳(Megajoules)的能量。 「核能」是原子核結構因「核分裂」或「核融合」發生變化時,所釋放出來的能量。
「這對整個核融合事業來說,可能會是致命的一擊」,賈斯比對《科學》表示。 但問題是,為了增殖氚,人們需要有一個正常工作的核融合反應爐,而第一代核融合發電站很有可能都沒有足夠的氚來啓動。 目前,全球範圍內氚的唯一商業來源是 19 座加拿大重水鈾反應爐 (CANDU,是一種加壓重水反應爐設計),每個反應堆每年產生約 0.5 公斤氚,但這些核反應堆中半數將於十年內退役。 根據ITER 年的推測,可用氚的庫存將在十年內達到峰值,之後會隨著氚的出售和衰變而穩步下降。 不過,《科學》期刊近日一篇文章分析,這一勝利可能會得不償失。 因為到那時,ITER 將消耗掉人類目前掌握的大部分氚,留給後續核融合反應爐的氚將極少。