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全球最強超導電磁體即將點燃核融合能源革命

太陽與其他恆星透過核融合產生能量,但它們仰賴地球無法複製的強大引力來壓縮原子。科學家必須另闢蹊徑,尋找其他產生極端壓力或溫度的方法。

雖然小規模的核融合實驗已能短暫實現,但現階段仍需投入比產出更多的能量,這顯然不符合實際需求。部分國家與企業宣稱找到商業化核融合的捷徑,但類似說法過去從未兌現。如今全球30多國選擇攜手投入大型計畫——建造號稱能驗證核融合可行性的ITER反應爐。

這個「國際熱核融合實驗反應爐」計畫如同多數巨型科研專案,不僅進度嚴重落後,預算更是暴增數倍。但隨著第六組中央螺線管模組即將安裝完成,ITER即將邁入關鍵里程碑。

中央螺線管將與環向場磁體協作,將電離氫氣約束在環形真空室(託卡馬克裝置)中,並加熱至攝氏1.5億度。在此極端條件下,氫原子核將融合形成氦原子核,透過質量轉換釋放巨大能量。

理論上,投入50百萬瓦能量加熱氫氣,可產出500百萬瓦能量,最終目標是實現自持反應。但別忘了,這些能量還需驅動渦輪發電,過程中將損耗大量能源。更重要的是,總產出必須超越反應爐建造(包含千噸級中央螺線管)的龐大能耗。

這組超導磁體將產生比地磁強28萬倍的磁場,儲存6.4千兆焦耳能量。當燃料被加熱到太陽核心10倍溫度時,磁體卻需維持攝氏-269度的極低溫,才能保持超導特性。

無論ITER最終被視為未來能源的明智投資,或是偏離太陽能主流的昂貴嘗試,它都已成為國際合作的典範。這個總部位於法國的計畫,匯集歐盟、英國、中國、美國、印度、日本、韓國和俄羅斯的科學家與資金。

「ITER的獨特之處不僅在技術複雜度,更在於突破政治藩籬的國際合作框架。」ITER總幹事Pietro Barabaschi強調:「這項成就證明人類面對氣候變遷等生存挑戰時,能超越國界共同推進解決方案。ITER計畫代表著希望,展示永續能源與和平發展的可能性。」

值得注意的是,許多宣稱能實現小型核融合的公司,其實都仰賴ITER團隊的技術轉移。各成員國分工負責不同元件,其中中央螺線管正是美國負責的核心貢獻。

核融合技術屢次未能兌現預期進度,ITER最快也要2033年才能開始產生電漿,實現持續反應更需漫長等待。要真正將核融合電力送入千家萬戶,恐怕還有更長的路要走。