2022-12-13 18:55:40

人造太陽｜美國科學家核聚變取突破可望無限產潔淨能源

美國科學家在核聚變研究取得突破，人類可望無限量生產潔淨能源，不需依賴造成環境污染的化石燃料，例如石油。研究員使用全球最大的激光束複製太陽能量的核聚變過程，猶如「人造太陽」，今次的突破是首次成功製造一個核聚變反應，能夠取得淨能量增長(net energy gain)，即產生的能量多過輸入能量，這表示科學家現在可利用核聚變作為產能來源，否則使用大量能量生產少量能量是毫無意義的研究，而過往其他國家的同類研究均未能達到這個成果。

潔淨能源｜核聚變是甚麼？

有關研究由加州勞倫斯利佛摩國家實驗室 (Lawrence Livermore National Laboratory)的國家點燃設施(National Ignition Facility)進行，美國能源部預期在周二宣布有關成果。核聚變是兩個或以上原子合併成一個較大的原子，過程中產生巨大能量。不像目前全球各地核電使用的核分裂，核聚變不會產生長久存在的輻射廢料。科學家發射含有氫燃料的「小子彈」進入由近200個激光柱組成的全球最大激光束，製造連串極快速、不斷的爆炸，即每秒50次爆炸，並從中子和阿爾法粒子取出熱力收集能量，而有關熱力是產能的關鍵。雖然科學家成功取得「淨能量增長」，惟規模遠少於電網供電所需，所以轉化為商業用途仍需一段時間，或再需要10年，但有關成果為解決全球暖化問題帶來希望。

潔淨能源｜為何核聚變重要？

核聚變是人造過程，以複製提供給太陽的相同能量。全球各地的科學家過去幾十年來一直研究核聚變，期望令其成為可提供無限量和零碳排的能源，不會像目前會產生核廢料的核反應堆。核聚變項目主要使用重氫(deuterium)和三重氫(tritium)，兩者均是氫的同位素。從一杯水取得的重氫加入少量三重氫，可為一間屋提供全年的電量。不過，三重氫很稀有，即使它可以通過合成製造。科學家指出，不像煤，只需要氫便可以產電，而氫可從水中抽取，遂可以無限量生產潔淨能源。

潔淨能源｜核聚變與核分裂有甚麼分別？

提到核能，大家會想到冷卻塔、蘑菇雲，核聚變則完全不同。核聚變(nuclear fusion)是兩個或以上原子的併成，但目前核電廠核反應堆採用的核分裂(nuclear fission)則是相反，它將較大的原子分裂成為兩個或更多較細的原子；像核聚變一樣，核分裂產生的熱能可用於生產能源。根據美國能源部所說，核能是零碳排的能源，但它會製造不穩定的輻射廢料，必須妥當存放，這構成安全風險。核反應堆熔毀亦會產生致命後果，如日本的福島核電廠和前蘇聯的切爾諾貝爾核電廠。核聚變則不會有此安全威脅。

潔淨能源｜核聚變能源如何成為家用能源？

核聚變併合兩個原子可產生大量熱能，那是製造能源的關鍵。熱能可將水加熱，產生蒸氣及推動渦輪生產電力，與核分裂產能方法差不多。取得核聚變能源最大挑戰是其持久性，令其足以為全球電網和供熱系統提供能量。美國科學家今次的突破是重大成果，惟其產生的能量並不足以提供給一間電廠，更不用說數以萬計的電廠。專家舉例稱，這就像它只可煲滾10壺水，要達到一間電廠所需能量，必須取得更大的「淨能量增長」，並且更持久。