MIT開發超導磁鐵、核融合科技大突破 2030乾淨能源時代有望

核能是一種低成本高能量的發電方式,但所產生的放射性廢棄物,卻是一大噩夢,也是多年來環保人士反核的主要爭議點。目前世界上的核能發電,是採「核分裂」技術,理論上原子核融合,所釋放出的能量更大,同時便宜、零汙染,更沒有放射性廢棄物的問題。但半個世紀以來,科學界一直無法解決,核融合電力消耗比產出高很多的難題,不過美國麻省理工學院對此,則有了突破性的進展。

想像一個不需要使用石化燃料,核能發電廠也被認為過時,就連太陽能、風力發電都是舊時代產物的世界。美國麻省理工學院的研究人員,正在將這樣的理想朝現實的方向推進。電漿科學與融合中心的這座實驗室,正在研發的核融合技術,有可能是取代所有發電模式,取之不盡用之不竭的乾淨能源。

「我們在這裡所進行的是一項突破性的科技,」麻省理工學院電漿科學與融合中心主任懷特表示,「更快的讓人類可以使用核融合科技,以十年前來說我當時認為,我這輩子都不可能看到核融合成真。」

MIT的科學家為了核融合這門技術,專門成立了一家新創公司「聯邦融合系統公司」,由懷特主任指導的博士生孟嘉德擔任執行長。

「我們是這樣想的,這是對抗時間的競爭,氣候變遷設定了時鐘,我們是在和那個時鐘競賽,」聯邦融合系統公司執行長孟嘉德說,「核融合科技基本上來說,就是恆星能量的來源,所有恆星能量的來源是太陽,核融合你讀起來像是一本原子書,但你要記得我們不斷的在創新各種科技。」

全世界的核能發電使用的都是核分裂技術,利用輻射物質鈾進行「核分裂」反應來發電。理論上來說核融合就如同太陽發出的光和熱,由氫核融合為氨的核子反應所產生,不會產生放射物質、也沒有汙染。

過去半個世紀以來,科學家都想讓這套有如科幻小說情節的新能源幻化成真,但卻一直無法解決核融合電力消耗比產出高很多的難題。原子核都帶正電,需要很大的壓力才能把它們擠到夠近且能夠產生聚變,而且是以電漿形式存在。這個狀能需要很強的重力與攝氏一億度以上超級高溫來維持控制。

過去十年許多國家的科學家都在研究如何精進這門技術,其中又以位在法國南部歐盟、美國、印度、日本、中國、俄羅斯、韓國共同出資,預計2025年興建完成的,國際熱核融合實驗反應爐規模最大。至於MIT募集18億美元經費,所進行的這項30年來最龐大的研究計畫,開發出的這個革命性的「超導磁鐵」是控制電漿的關鍵。

孟嘉德指出,「這種特殊的磁鐵是使用一種全新的材料製成,一種曾獲得諾貝爾獎肯定的新超導體,將這個全新的工具應用在核融合,意味的是體積較小的融合機器。」

電漿的溫度高達一至兩億度,地球上沒有物料能承載,一碰到就會立即直接融化,這時就必須借助電磁鐵。

「現在我把電漿從我這一頭,推向玻璃管的另一面,如果我把它轉換到另一端,則是把電漿吸到我這一頭來,」懷特表示,「所以這套就是非接觸性的承載方法,這就是我們使用的原理,而你所看到在那裏所使用的磁鐵,當然它的磁性是更加的強大。」

在與地球暖化效應競速的當下,核融合發電可能是全球新能源的劃時代里程碑,幾公升的水當中的氫元素就足以產生整座城市所需要的電力。科學家與工程師計畫未來幾年就將建造一座網球場大小的核融合發電廠,最快2030年代就能為地球,提供無窮無盡的乾淨能源。

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