零距離科學：未來工程——核聚變

真正的太陽能——核聚變帶來的零碳未來. 人類社會的發展與可使用的能源有很大關係，在工業革命中人類開採和使用了大量化石燃料，讓 ... 集團資訊關於我們集團介紹我們的團隊旗下媒體關鍵評論網everylittled.INSIDE運動視界Cool3c電影神搜未來大人物歐搜哇旗下節目多元服務Ad2Taketla拿票趣關鍵議題研究中心Cr.EDShareParty與我們合作內容行銷與廣告業務異業合作加入我們新聞中心2021/09/10,科學組成核聚變反應爐的每個龐大部件都需要精心設計，務求由不同國家和機構所建造的部件能組成一體。

港台電視31港台電視31．重新愛上睇電視 看更多此作者文章...訂閱作者收藏本文文：馬學綸（香港中文大學微生物學系博士）圖：香港電台真正的太陽能——核聚變帶來的零碳未來人類社會的發展與可使用的能源有很大關係，在工業革命中人類開採和使用了大量化石燃料，讓各種製造業、交通運輸和通訊方式等飛速發展，燃燒化石燃料亦能發電，有了穩定的電力供應，人類社會才能進入科技時代。

然而，凡事有利亦必有弊，燃燒化石燃料所產生的二氧化碳加速了全球暖化，已經到了快要不能回頭的境地。

要人類社會一下子回到工業革命前的二氧化碳排放量，讓「使慣用慣」各種能源和科技的人們改變生活方式，都是不可能的，比較可行的方法是發展極低，甚至沒有二氧化碳和其他溫室效應氣體排放的能源。

人類已掌握了不少以可再生能源發電的技術，可是最常用的太陽能和風力發電都很受天氣和外在環境影響，只能成為減少使用化石燃料的輔助。

長遠之計，人類需要能由人類自行控製生產，不會導致全球暖化的「新能源」。

核裂變——後患無窮的眼不見為淨其中一個熱門選項是以核能發電，人類以核能發電不是近來才有的事，已有近70年歷史，有別於以燃燒化石燃料把水加熱再推動蒸汽渦輪發動機，是以核反應放出的能量作為熱源，所以幾乎不會排放二氧化碳或其他溫室效應氣體。

現在常見的是核裂變發電廠，以質量很重的重核元素，例如鈾的其中一種同位素鈾-235，濃縮製成燃料棒使用。

當一顆鈾-235的原子核被中子撞擊，便會分裂成兩顆較輕的原子核，形成新的元素，同時放出三顆中子及伽馬射線，三顆中子可以繼續撞撃其他鈾-235原子核產生連鎖反應，而伽馬射缐可以用來加熱水來推動發電機。

然而，不論是由核裂變本身產生的較輕的元素，或是在過程中因吸收中子而產生的其他金屬或鈾同位素，都仍然會有放射性，需要長時間密封儲存和持續監測，直至放射性經持續衰變減低至「安全」水平。

最終亦只能深埋在地下「眼不見為淨」，以人類現在的科技水平並未能從根源解決核廢料問題。

核聚變——真正的「太陽能」科學家正在研究以另一種核反應發電，作為不會產生有害廢料的新能源。

這種核反應就是在宇宙中很常見，能夠燃亮恆星的核聚變。

我們的太陽也是一顆恆星，所以，我們所使用的太陽能，其實也是種「核能」。

太陽的主要成份是氫和氦，由於太陽的質量很大，自身的重力會把內部的氫原子不斷擠壓，每兩顆氫原子會聚合成氦原子，產生以光子形式出現的能量。

氦屬於惰性元素，不會與其他物資產生化學反應，也不會加速全球暖化。

由於原子核都帶正電，需要很大的壓力才能把它們擠到夠近而能夠產生聚變，而且是以電漿形式存在。

這個狀能需要很強的重力和高溫來維持，例如太陽內部壓力是地球上的大氣壓力的3000倍，內部溫度高達1500萬度，所以，地球上沒有物料能「承載」，一碰到就會立即直接蒸發。

一眾科學家找到了「非接觸性」的承載方法，就是利用磁場把電漿「浮起」，產生和維持這種強大磁場需要龐大的電磁鐵和精準的微調，並在真空的環境中注入重氫（比地球上一般氫原子重的同位素）和加熱至一至兩億度成為電漿，所以強大的電功率和電源穩定供應也很重要。

在全球幾千名科研和工程人員的努力下，開始建造非常巨大的JET（JointEuropeanTorus）歐洲聯合環狀反應爐，雖然是使用同等電力而產生最大電力比例的紀錄保持者，卻始終未能克服所需電力比生產電力多的問題，現狀是調整和改進中。

人類的另一個嘗試是ITER（InternationalThermonuclearExperimentalReactor），目標是達到輸出能量比輸入能量高10倍，預計在2025年完成興建，成為全球最大的核聚變反應爐。

人類正在結合各國之力建造核聚變反應爐，試圖以核聚變替代以燃燒化石燃料發電。

以鼓蝦開合鉗時會在氣泡中產生電漿的現象為藍本，有科技公司建造了以脈衝推動的發電機雛形，以强大電流引發一個小圓盤以高速擊中標杷來產生脈衝。

為了製造比擬太陽內部足以維持核聚變的環境，裝置內部需要維持接近真空，建立強大的磁場，並以高能量中子持續加熱電漿。

科學家發現當鼓蝦極速開合蝦鉗，不但可以產生衝擊波用來自衛和捕捉獵物，還會在產生的氣泡中形成電漿，是人造核聚變的另一發展方向。

今集節目將會為大家介紹JET和ITER的設計和建造過程，還會和大家回顧人類研究核聚變的歷程，當中包含不少珍貴相片及影片，不要錯過！《零距離科學》（節目網站）集合世界各地有趣的科學紀錄片，網羅與大眾息息相關的科學資訊，啟發觀眾的好奇心和求知慾，節目逢星期五晚10時在港台電視31播映。

本集於9月10日播出。

港台網站及流動程式RTHKScreen視像直播及提供節目重溫。

責任編輯：Alvin核稿編輯：Alex Tags：核聚變零距離科學hkopInternationalThermonuclearExperimentalReactor能源核反應核廢料氦零碳化石燃料全球暖化二氧化碳新能源核能發電核能發電溫室效應溫室效應氣體鈾鈾-235氫氫原子More...成為會員，在關鍵評論網暢所欲言成為會員成為會員拾回散落的百年記憶：檔案修護「化腐朽為神奇」，再現鐵道記憶風華1則觀點白羅斯與波蘭邊境的難民「灰帶衝突」如何落幕？北約或許是唯一解方1則觀點宮古島、石垣島興建「跨海大橋」拚觀光，能為台灣離島帶來什麼借鏡？1則觀點疫情始終看不到盡頭，為什麼德國有這麼多人拒絕接種疫苗？1則觀點【TNL沙龍議題集錦】資方該如何應對「拒回辦公室潮」？「彈性育嬰假」有可能嗎？1則觀點蔡英文提出「英檢取代考試」，這能解決英語教學被升學考試綁架的現況嗎？1則觀點「黑蝙蝠中隊」成立70周年：「11/19空戰」為何成為中共所亟欲忘卻的歷史？1則觀點「一帶一路」沿線國家深陷隱形債務風暴，北京自身難保，中國「大灑幣」時代告終1則觀點Disney+正式登台，台灣民眾接受度與線上影視市場將如何變化？1則觀點張展獲「無國界記者」新聞自由獎，家人申保外就醫稱她「皮包骨頭，命懸一線」1則觀點