核聚變有新突破,人類又離「人造太陽」近一步?

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美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室首次實現淨能量增益。 圖片來源:路透社

經歷多年研究,美國政府科學家首次實現核聚變反應的淨能量增益,使人類向無限、零碳能源的目標邁出一大步。核聚變反應與太陽產生熱能的原理相同,因此被科學界稱為「人造太陽」,其發電潛力不容忽視,如果研發成功,則安全性如何?會產生對地球有害的物質嗎?

自 20 世紀 50 年代以來,物理學家一直設法利用為太陽提供動力的核聚變反應,但未有一個研究,能從核聚變反應中產生比其消耗更多的能量,這種狀態無法用於發電。「金融時報」引述消息人士報道,在位於美國加州的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室,科學家在使用激光的核聚變實驗中,過去兩週首次實現淨能量增益。

雖然很多科學家認為,到出現核聚變發電站仍需數十年時間,但這項技術的潛力不容忽視。核聚變反應不排放碳、不產生長效放射性廢物,一小杯氫燃料理論上可以為一棟房子供電數百年。實驗室採用了慣性約束聚變(Inertial confinement fusion)程序,包括使用世上最強的激光撞擊如氫等離子體微粒。消息人士稱,該實驗產生約 2.5 兆焦耳的能量,約為激光所用能量 2.1 兆焦耳的 120%。有關數據目前仍在分析中。

美國能源部長 Jennifer Granholm 和負責核安全的副部長 Jill Hruby,於本月 13 日公佈了核聚變研究的重大突破。該實驗室亦證實消息,指實驗室的國家點火設施(National Ignition Facility,NIF)近期完成一次成功的實驗。

耗資 35 億美元的 NIF 本來主要用於模擬核武爆炸測試,但後來被改用作核聚變研究,去年一次實驗產生 1.37 兆焦耳能量,一度創下全球最接近淨能量增益的紀錄,相當於當時激光所用能量的約 70%。

核聚變發電真的安全嗎?核聚變的原理,是由氫的同位素氘和氚聚合成較重的原子核如氦並釋出能量,目前核電站使用的核裂變反應技術,是將一個較大的原子核分裂成兩個或多個較小原子核,當中放出大量能量。根據美國能源部的解釋,目前核能雖是零排放能源,但它會產生放射性廢物,必須安全儲存,存在一定安全風險,例如福島和切爾諾貝爾曾發生核事故。相反,核聚變並不會帶來同樣的安全風險,而且核聚變產生的核廢料半衰期,比核裂變短得多。