廢料再利用、朝零污染邁進，核能技術改頭換面再出發 - 科技新報

以核能來說，努力目標也離不開推出核廢料少、安全性更高的設備，就像是可用核廢料來發電的第四代核分裂技術，又或是在地球上打造可媲美太陽的核融合 ... X 科技新知時時更新 免費訂閱電子報 訂閱 退訂 ※此電子郵件已被使用！ 請勾選您感興趣的類別（至少勾選一項） 產業科技 科技財經 網路趨勢 科技新知 科技新品 同意隱私權政策* 能源技術與日俱進，科學家無不希望能研發出效率高、污染低的發電技術，最後商業化為人們帶來乾淨可靠的電力。

以核能來說，努力目標也離不開推出核廢料少、安全性更高的設備，就像是可用核廢料來發電的第四代核分裂技術，又或是在地球上打造可媲美太陽的核融合能量場，縱使上述技術距離商業化都還有些距離，但他們前行速度並不慢。

一直以來，核廢料存放、安全性都是核分裂電廠長年不受歡迎的主因，它能帶來龐大穩定的電力，但隨之而來的核廢料輻射將延續好幾萬年，若意外發生，更可能會造成環境與人們都難以負擔的災難，因此核能爭議長久不休。

而新型第四代反應爐或許能稍稍緩解紛爭，它在永續性、安全性、可靠性、經濟性、抑制核擴散與物理防護上有大量的改善。

目前加州新創公司Oklo則有望在美國愛達荷國家實驗室（IdahoNationalLaboratory，INL）建立一座新型1.5MW小型核反應爐極光（Aroura），可供應1,000戶家庭用電，20年不用換燃料，還目標使用核廢料發電。

Oklo已獲得場地使用許可，同時INL也會開放Oklo權限，回收用過核燃料棒為極光反應爐使用，Oklo共同創辦人兼執行長JacobDeWitte表示，這是展示極光反應爐的好方法，同時更證明先進核反應爐能使用核廢料來發電，也能列入乾淨能源行列。

但是否能使用鈾燃料還須要看後續協議，其中極光核反應爐技術主要基於快中子反應爐（fastreactors），採用預計採用鈾235濃度介於5%到20%的HALEU（High-AssayLowEnrichedUranium）燃料，其濃度雖然僅略高於普遍核電廠的3%，但能帶來更大的效益，由於濃度更高，能打造更為小型的核能組件與反應爐，建設成本更低、也更快速，這種核燃料也備受小型模組化反應爐（SMR）愛戴。

INL核能科學與技術副實驗室主任JohnWagner，採用濃度更高的U-235的核燃料，反應爐的運行時間可再拉長，因也能建設在偏鄉地區。

真正實現無污染的核技術 上述是未來第四代核能技術的進展之一，而除了核分裂反應爐，近年核融合技術也大有進展，其中核融合雖然聽起來陌生，但那是太陽產生能量的方法，太陽核心每秒會發生6.2億噸氫的核融合反應，為此科學家想在地球打造一顆「人造太陽」，提供人們乾淨無污染的電力。

相較於核分裂發電，核融合該技術是將氫的兩種同位素氘、氚原子結合，形成一個較重的原子核與一個較輕的原子核，而若要進行核融合反應，得將物質的溫度提高使原子核和電子分開，進而形成電漿，最後科學家再利用強大的磁場來控制與封閉電漿。

由於產生的核廢料半衰期極短，低管理成本、核洩漏時總危害較低、最多只有一公里內需要撤退、安全性也更高。

不過核融合技術開發不易，需要將反應爐溫度提高到1億°C以上，因此打造出耐熱設備、提高電漿溫度與穩定電漿都是目前科學家想要攻克的難題，而現在澳洲科學家則想迴避「高溫」難題，透過兩道雷射光束實現「氫–硼核融合技術HB11Energy」，完全不會有放射性污染，或許會是最乾淨的核能技術。

澳洲新南威爾士大學的技術主要是用啁啾脈衝放大技術（ChirpedPulseAmplification，CPA）產生兩道超強、超短、皮秒級脈衝雷射，以精確的非線性力產生聚合反應，理論物理學家HeinrichHora表示，氚元素既罕見又昂貴，氘氚核融合反應也會釋放中子、產生放射性廢棄物，而氫硼反應不會產生中子，是相當理想的燃料。

HB11Energy反應爐設計並不複雜，首先是一個中央放有HB11燃料的中空金屬球，兩道雷射光會從金屬球兩側的小洞射入，一道雷射主要是建立電漿的磁場圍阻場（containmentfield），另一道雷射則是希望能引起持續不斷地雪崩式聚合鏈反應。

HB11Energy反應爐會產生質量大、電荷最高的α粒子，可直接產生電流，不用像現在的技術還需要多一個步驟，透過熱交換器或是蒸氣發電機將熱能轉換成電能。

Hora認為這項技術具有乾淨與絕對安全優勢，建設在人口稠密的都市也沒有問題，更不用擔心會像核分裂技術一樣、發生爐心溶解的慘劇。

目前HB11Energy已獲得中國、美國與日本專利，也是2050年實現低碳排放的好手。

核能議題不管在國內還是國外，基本上都爭論不斷，雖然具有發電量高又穩定，但高昂興建成本、核廢料存放、維運跟退役事宜，以及意外風險，這些都容易引發政治、社會歧見與紛爭，而核能技術也在多方的爭吵與摩擦中持續進步，未來說不定新型核能技術能不僅能改變世界能源，還可以改變氛圍。

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