美國核融合11大著數2023!(持續更新)

Posted by Tim on November 18, 2020

美國核融合

8月8日執行的這項實驗,產生出1.35百萬焦耳(MJ )能量,大約是輸入至氫燃料雷射能量的70%,而達到「點燃」核融合,意味得出的核融合能量,大於藉由雷射輸入的能量(1.9百萬焦耳)。 美國核融合2023 雖然能源部長很樂觀,需說明的是:今天NIF研究人員剛取得高於1倍的能源效益。 核融合發電站典型設計,磁局限融合方案能源效益至少要30倍,慣性局限融合方案至少70倍;常規的裂變式核電站能源效益更高,以美國為例,全國只有54座核電站、92枚反應爐,卻供應全國近五分之一電力。

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核融合之所以受到關注,是因為核分裂所需的燃料,必須濃縮提煉鈾元素和鈽元素,而核融合的燃料則是氫的同位素,可從自然界中取之不盡、用之不竭。 此外,核分裂的廢料半衰期動輒幾萬年,儲存問題經常引發爭議,而核融合產生的氦半衰期至多數百年,同時放射線汙染風險低很多。 李海光直言,絕對超過10年,「你看到的只是核融合技術,從技術到發電還有一段時間」,核融合最重要的核心科技為電漿物理,可用在很多地方,例如電池,或半導體製程很多機台都使用電漿科技,另常用的隔熱膜也是利用電漿產生隔熱效果。 因此「電漿物理」這項科技才是真正核心所在,這部分的發展最需關切,國內大專院校、研究機構都有相關研究發展,「很需要整合大家力量一起往這方向走」。 郭斐然醫師指出,國健署為了要開放加熱菸,無論是菸害防制法中菸品定義的問題,或健康風險評估的設計,都只是加熱菸上市的掩護,讓民間團體或民眾接受的障眼法。 美國核融合2023 假如政府的心態是在一定會通過的前提下,制定更高的審查標準,只是增加日後菸商宣傳的籌碼而已,因為指定菸品「已通過健康風險評估」。

美國核融合: 人類盜火時刻:可控核融合首次輸出超過輸入,核融合發電時代來臨

科學家自一九五○年代起就開始研究核融合,不過,即使在實驗室獲得突破,核融合至少還要十年甚至數十年後才可能投入商用。 但前述最新技術發展,料將被拜登政府宣傳為美國政府這些年來對此砸大錢的一個成就。 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。 三七兆焦耳,約當時照射的雷射能量之百分之七十,是此前世人最接近淨能量增益的一次。 阿貢國家實驗室(Argonne 美國核融合2023 National Laboratory)被美國原子能委員會(AEC)指定在1940年代開始發展商業核能的領導作用。 從那時到21世紀之交,阿貢在芝加哥西南部設計,建造,和運行了十四座反應爐[8],還在愛達荷州的國家反應爐試驗站設有十四座反應爐[8][9]。

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法國原子能委員會(French Atomic Energy Commission)專案經理李法佛(Erik Lefebvre)也強調,要達到商業運轉規模,釋出能量要達到30倍以上。 以目前情況來說,就算核融合技術前景可期,距離發電至少還得再等20-30年,畢竟科學界也是耗費60年之久、投入巨額資金才有今天的突破。 核融合類似太陽產生能量的方法,把氫、氘、氚等元素透過能量結合,生成氦等重元素,過程中產生能量。

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關於和平利用核材料的研究開始於美國,美國原子能委員會(AEC)主持了美國《1946年原子能法案》的制定。 醫學科學家對輻射對快速增長的癌細胞的影響感興趣,以及給他們物資,而軍事服務則領導其他和平用途研究。 2018年11月,中國科學院合肥物質科學研究院電漿物理研究所宣佈在合肥綜合性國家科學中心的全超導托克馬克核融合實驗裝置實現一億度電漿運行[11]。 2021年5月,EAST創造新的世界紀錄,成功實現可重複的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒電漿運行,將1億攝氏度20秒的原紀錄延長了5倍[12]。 Helion 預計能以每 MWh 10 美元的最低價格發電,而且無需大規模生產、碳信用或政府任何鼓勵才能達到規模經濟,這讓核融合成為最便宜的發電方式之一,為燃煤發電或太陽光電的三分之一。 《華爾街日報》報導,美國於美東時間13日上午10時(台北時間13日晚間11時)在華府的能源部本部宣布核融合技術進展。

  • 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。
  • 勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)的科學家最近在一次核融合反應中,產出約3.15百萬焦耳(MJ)的能量,約是雷射所用能量2.05百萬焦耳的150%。
  • 這些反應爐包括初始實驗和測試反應爐,它們是當今壓水反應爐(包括海軍反應爐),沸水反應爐,重水反應爐,石墨慢化反應爐和液態金屬冷卻快堆的先驅,其中之一是世界上第一個發電的反應爐[10]。
  • 面對2050年淨零排放目標在即,這項前瞻技術已成為各國競逐的能源「聖杯」。
  • 目前核電廠的核能發電,主要由鈾-235核分裂釋放的能量推動進行;而太陽之所以能持續發光發熱,是其中心的氫核融合轉變為氦,過程中釋放的能量所造成。
  • 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。

這種過程包括藉由當今全球最大的雷射,持續照射一個微小的氫電漿球。 五兆焦耳(MJ)的能源,約雷射能量(二.一兆焦耳)的百分之一二○。 接著將其加熱至攝氏1億度,創造如太陽中心高溫、高壓的環境,以誘發核融合反應、產生更巨大的能量。

美國核融合: 加熱菸品相關研究,存在六大空白

2.依目前市場狀況,同一支基金之下又會區分不同級別,本排行只取同一基金下績效表現最佳的級別,進行評比,其他級別,則忽略不計。 1.「台灣ESG永續基金排名」是以台灣金管會「ESG基金專區」內認可的國內外ESG基金,為評比的主要母體,再依各基金每周的績效表現,進行排行。 福島 311 核災即將步入 10 週年,當地卻仍在重建之路,根據日本官方近期報告,核電廠反應爐附近至今仍殘留的大量的輻射汙染,人員靠近數小時內就會死亡。 美國夏威夷州茂宜島日前發生了超過一百人遇害的災難性野火,各界的目光現在轉到了一個意想不到的罪魁禍首,也就是在夏威夷群島已...

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如果不批准續約,22個反應爐的許可證將在下一個十年結束前到期[6]。 根據 CFS ,由於氫的同位素是核融合的主要燃料,正確的技術發展有一天將可以使一杯水(即 H2O)產生足夠的融合反應,進而產生多達一個人一生所需消耗的能量程度。 Mumgaard 聲稱,儘管風能、太陽能和長效儲能的出現,可以使人類在應對氣候方面走得很遠,卻沒辦法一路走到最後。 畢竟風能、太陽能等受到大自然資源的根本限制,可供使用的時段是週期性的,不一定能全年供應,並非那麼取之不盡、用之不竭 。 而核融合擁有很多能夠填補所有這些不足的特性,能夠提供無限的資源,符合當前一些大城市如東京的重大脫碳目標,或是幫助一些耗能產業如鋼鐵業往低碳轉型。 傳統的核電廠運轉時,都是以「核分裂」反應進行發電,會產生具有放射性的分裂產物,經長時間累積,反應器內的放射性強度高達幾百億居里。

美國核融合: 我們想讓你知道的是

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。 白宮表示,目前全球30多家民間核融合企業有2/3在美國,大部分都成立於過去10年間,「藉由與這些民企的合作,我們有機會讓他們留在美國發展,進而鞏固美國在核融合技術的領先地位」。 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。 「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。 不過磁局限融合方案研究時間更長,研究力量更多元(國家、公私),磁局限融合核電站概念開發進度更「遠」,距離實現可能更近。

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為了改善這個問題,我們希望打造一個讓大家安心發表言論、交流想法的環境,讓網路上的理性討論成為可能,藉由觀點的激盪碰撞,更加理解彼此的想法,同時也創造更有價值的公共討論,所以我們推出TNL網路沙龍這項服務。 正是這些極其繁瑣、細節、相互獨立的數據驗證工作,才能讓科學家確認完成長達70年都沒有實現的關鍵使命,終於讓一代又一代物理學家、化學家、計算機科學家前仆後繼的「奇蹟」發生。 但其中一個挑戰是迫使元素在一起聚變需要非常高的溫度和壓力。 此前,沒有任何實驗能夠產生比使其工作所需的能量更多的能量。

美國核融合: 核聚變研究取得突破 美國實驗室首次實現淨能量增益

比起現有的核分裂技術,核融合不僅能發出更多能量,而且只會有少量短暫放射性的廢料,同時也不會產出溫室氣體,一口氣解決碳排放與核廢料的問題。 各國現有的核電廠均是透過核分裂產生能量,全球約10%電力來自核電,雖幾無碳排,但所生廢棄物的放射性恐千年都不會消失。 反觀核融合既不產生會長久存在的廢棄物,也不會有化石燃料燃燒產生的二氧化碳和其他溫室氣體,且可用氫等常見元素透過原子融合,產生近乎無限的能量。

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[1]「國家點火設施」(National Ignition Facility, NIF)是「一座」雷射的名字。 這座雷射總共有192道雷射光束,雷射本身有三個足球場大,擁有的能量很高,規模非常大。 在核裂變中,重原子分裂成較輕的原子,該過程會產生大量有輻射的廢料。 這也是為何比爾蓋茲、貝佐斯願意贊成新型的核電技術研發,投資這一家專門以核融合製造乾淨能源的美國新創公司 — Commonwealth Fusion Systems(CFS) 。

美國核融合: 研究歷史

理想情況下,核融合能源一旦規模化,其成本最終將可與當前的電力成本相媲美。 CFS 執行長 Bob Mumgaard 有信心的表示,核融合發電的作法,一旦證明其技術的可行性、可規模化之後,會成為在全球能源市場中有立足之地的競爭者,進而幫助全球對抗氣候危機。 如果要進行核融合反應,首先就必須提高物質的溫度,使原子核和電子分開,處於這種狀態的物質稱為電漿。 顧名思義,核力是一種非常強大的力量,而其力量所及的範圍僅止於10−10~10−13米左右,當質子和中子互相接近至此範圍時,核力就會發揮作用,因而發生核融合反應。 核融合(英語:Nuclear fusion,中國大陸、香港稱為核聚變),又稱融合反應,是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核(或粒子)的一種核反應形式。

12 月 13 日美國政府宣布耗時整整 70 年才達成的「重大技術突破」。 美國核融合2023 核融合研究旨在循太陽製造能源的方式,複製核反應,該反應能產生大量能源,且沒有半衰期長的核廢料,被喻為零碳排的能源「聖杯」。 第二次世界大戰的核武器項目成本高昂,造成了「......聯邦官員發展民用核電工業的壓力,這可能有助於證明政府的巨額開支合理化」。

美國核融合: 高溫天氣持續下 中國行為藝術家以「贖罪券」對抗碳排放

截至2017年9月,再建兩座新的反應爐,總裝機容量為2500 MW,另有34座反應爐已永久關閉[2][3]。 美國是世界上最大的商業核電生產國,2013年占全球核能的33%[4]。 為了穩定電漿狀態,CFS 的一大部分研究也集中在改進環磁機,製造出效果更好的磁鐵。 更強的磁鐵,意味著電漿的絕緣性更好、被加熱的效率更高,產生的能量也就越多,最終產生淨能量(net energy)。 核融合提供的電力和熱能,可以滿足各種能源需求,包括:為房屋供電、給電池充電、製造乾淨燃料、驅動化學過程,或其他工業用途。 舉例:兩個質量小的原子,比方說兩個氘原子,在一定條件下(如超高溫和高壓),會發生原子核互相聚合作用,生成中子和氦-3,並伴隨著巨大的能量釋放。

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。 [3]球殼靶材主要是由氘與氚的結晶製成,類似於中空的BB彈,中空的空間中則充滿氘與氚的氣體。 在這個實驗中,雷射會快速壓縮靶材,使靶材內部形成高溫高壓的環境,引發核融合反應,產出能量。 [2]「慣性控制核融合」是實現核融合發電的一種方式,也有其他不同的核融合發電方式,如Q2中提到的磁場控制核融合、磁化慣性控制核融合。 在科學家們甚至可以考慮擴大其規模之前,它需要重覆和完善,並且其產生的能量必須得到顯著提升。 核聚變反應與太陽和其他恆星釋放能量的原理相同,因此被科學界稱為「小太陽」,也被喻為能源領域的「聖杯」(holy grail)。

美國核融合: 「雷射,雷射,全都是雷射」

然而,這些方式也仍然在實驗開發階段,因此此突破距離商業運轉還有一段路要走,但這次的突破讓我們看到實現核融合發電的曙光。 其工作原理是使用192台激光器將氫燃料球加熱到超過1億攝氏度,並施加逾1000億倍地球大氣氣壓的壓力,使氫原子聚變並釋放能量。 該實驗在加州的勞倫斯利佛摩國家實驗室(LLNL)的國家點火設施(National Ignition 美國核融合2023 Facility)中進行。

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2023年7月再度取得突破,釋放能量達350萬焦耳,是雷射輸出能量的1.71倍。 成大太空與電漿科學研究所副教授張博宇,日前接受台灣科技媒體中心(SMCTW)訪問。 他分析,這次技術突破最大意義在於,人類首次透過可控制的反應過程,達到輸出能量大於輸入能量(能量淨增益),這是實現核融合發電的第一步。 美國核融合2023 該消息最早由英國金融時報引述三名知情人士報導,美國加州勞倫斯利佛摩國家實驗室(LLNL)運用一種稱為慣性局限融合的過程,過去兩周在一次核融合實驗中達到淨能量增益。

美國核融合: 圖表看時事/美核融合重大科學突破 圖解零碳排「能源聖杯」發電原理

位於加州的勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)的科學家最近在一次核融合反應中,首度達成「能量淨增益」(輸出能量大於輸入能量),約達150%,但實驗詳細數據與細節未完全公開。 美國核融合實驗昨(13)日發布重大突破,產出的能量遠高於引發反應所使用能量,約達150%(1.5倍),是項重大的里程碑,將有助發展潔淨能源。 台灣原能會核研所分析,未來實現核融合發電機會越來越高,但尚未看到實際數據,國際對美國研究仍處觀望,至於未來商轉發電,則估絕對還要10年以上時間。 勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)的科學家最近在一次核融合反應中,產出約3.15百萬焦耳(MJ)的能量,約是雷射所用能量2.05百萬焦耳的150%。 (中央社)美國能源部昨(13)日宣布,美國科學家已經在核融合研究方面取得締造歷史的「重大科學突破」,首度在核融合反應達成產出的能量遠高於引發反應所使用能量,將有助發展潔淨能源。 勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)的科學家最近在一次核融合反應中,產出約3.15百萬焦耳(MJ)的能量,約是雷射所用能量2.05百萬焦耳的150%。

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這是實現核融合發電的第一步,證明透過核融合做為能量來源並非幻想。 據 Newtalk 報導,比爾蓋茲近期在線上圓桌論壇談到,為了實現 2050 年全球零碳排的目標,市場必須得補足太陽能、風電等再生能源的不穩定性和價格,核能是個很好的替代方案,而透過最新的核反應爐技術,其實可達到一定的安全性。 勞倫斯利佛摩國家實驗室已證實,已經在國家點火設施進行一項成功的實驗,縱使還在分析結果,但初步資訊分析指出,這是該設備的另一項成功實驗,只是還在確認最終的表現,我們目前無法確認它是否超過目標。 美國《有線電視新聞網》(CNN)報導,數十年來人類不斷嘗試要透過核融合方式取得用之不竭的乾淨能源,能夠達成「能量淨增益」(net energy gain),即產出的能量高於引發反應所使用的能量,是項重大的里程碑。

美國核融合: 能源「聖杯」研究 美將大突破

2005年,部份科學家相信已經成功做出小型的核融合[5],並且得到初步驗證[6]。 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。 氚核的中子與質子比(2個中子,1個質子)是穩定原子核中最高的。

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。 美國核融合2023 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。 這次突破最大的意義在於,這是人類首次透過可控制的核融合反應過程,達到輸出的能量大於輸入的能量。

Budil博士指出,核融合兩種主要方案,磁局限融合和慣性局限融合在數據分析檢測有些共同點,但技術原理和實驗方式還是有本質區別。 能源部長Granholm表示,拜登政府能源政策和施政綱領的確有提及可控核融合核電站研究,但尚無新進展可分享。 毫無疑問,清潔、安全、先進的核融合發電是非常有價值的方向,不過遠未達可行性研究的階段。 這過去難以實現,科學家花了整整70年,距離目標卻還是非常遠:如2013年10月15日,NIF某次前序測試才勉強達到0.0078能量增益,比正能量增益1/125還不如。 從此之後,更多公私部門資金、研究力量,可更大膽進入慣性局限融合研究投資,追求加速克服更多難關,短短20甚至10年內,實現慣性局限融合規模化。

《1954年的原子能法案(英語:Atomic Energy Act of 1954)》鼓勵私營公司建造核反應爐,這是一個重要的學習階段,隨之而來的是實驗堆和研究設施的許多早期的部分堆芯熔毀和事故[7] 。 這導致了1957年的「普利斯-安德森核工業賠償法案」的出台,這是「......暗示承認核電提供的風險,生產者不願在沒有聯邦支持的情況下承擔風險」[7]。 穩定核融合反應爐內的電漿,也是一個門檻 ,電漿是一種極為脆弱的物質狀態,如果中斷,則融合反應則會停止。 因此,過去科學家開發了一種環磁機(tokamak,又稱托克馬克),利用磁場將電漿安全地容納在容器中。 但另一方面, 核融合一直面臨一個難纏的問題:利用目前的技術,核融合會吞噬其創造的所有能量來維持反應,而缺乏「淨能量」為其他設備提供動力 。 據美國核融合協會 Fusion Industry Association 的執行董事所述, 核融合的產生電力將直接適應現有的電網,因此電網無需進行重大升級 。

報告中列舉若干研究指出,加熱菸所含有的尼古丁以及其他化學成分並不亞於紙菸,且菸商有能力透過產品設計任意改變釋出頻率與濃度,並且存在成癮性、傳統紙菸和新興菸品併用等問題。 倫敦帝國學院(Imperial College London)物理學家傑頓登(Jeremy Chittenden)表示,這是「令人極度興奮、真正的突破時刻」、「證明追求已久的目標、核融合的『聖杯』確實可能實現」。 至於安全性問題,核融合並不像核分裂能自主產生連鎖反應,而是需要持續添加燃料維持運行,一旦系統發生問題,也會自動停止運作,因此不容易發生爐心熔毀、甚至輻射外洩的狀況。



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