重磅出刊

35國最強大腦聯手 在南法薰衣草山谷,造一顆人工太陽

南法普羅旺斯艾克斯,矗立著佔地相當於18座台北大巨蛋、全球規模最大的國際科學合作項目,他們要證明人類可以在地球上造出一顆太陽,一次解決氣候與能源危機。

核融合-法國-核電-ITER-能源危機-氣候 圖片來源:劉光瑩攝
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清晨7點半,從普羅旺斯出發的一輛巴士往郊區急速奔馳,車上載的是來自全世界的精銳大腦。

他們要證明人類可以在地球上造出一顆太陽,一次解決氣候與能源危機。(延伸閱讀:法國電價一年漲5倍!核電大國的當頭棒喝:「過去我們喝醉了」

巴士駛達的荒地上,矗立的是佔地相當於18座台北大巨蛋、被戲稱為「行星」的ITER(國際熱核融合實驗反應爐),這是全球規模最大的國際科學合作項目。4000多位工作人員來自35國。

《天下》記者是第一位造訪此地的台灣記者。

40公尺高的廠房,頂上天車緩緩移動數百噸重的零件,它們來自40個國家,組裝公差要求比髮絲還細,才能完美組合反應爐。

戴上頭盔、護目鏡、絕緣手套與防護鞋,掀開層層防塵帆布,走進被工程師暱稱為「大教堂」的工作區,映入眼簾的是10層樓高、全世界最大的托克馬克核融合反應爐內部。


【小辭典】核分裂vs.核融合

  • 核分裂:現代核電廠用的發電技術,利用中子撞擊一顆重原子(通常為鈾或鈽)後,重原子會分裂成2顆輕原子,並在過程中放出能量,但也會產生半衰期數萬年的核廢料。
  • 核融合:將2顆輕原子核對撞,形成一顆較重的原子,並在過程中釋出中子,放出的能量是核分裂反應的8倍,且融合過程產出的放射性產物半衰期只有12年。

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它外觀像個甜甜圈。爐子外層纏繞著一圈圈的超導磁鐵,透過線圈電流產生磁場,而在真空的內部,則是將氘與氚(編按:均為氫的同位素,具放射性)加熱到太陽核心溫度的10倍:攝氏1.5億度,讓氣體變成果凍狀電漿、原子核互相吸引融合,釋放出中子、產生巨大能量,高溫再推動蒸氣渦輪發電。

ITER預計將於2025年展開首次電漿測試、2035年進行氘氚融合,也就是核融合實驗,目標是讓反應至少維持運作400秒,產出比輸入能量至少高10倍,才能證明技術具有發電效益。

「核融合不能解決眼前的氣候危機,」ITER機構新聞主任葛莉菲斯說得直白,強調這是研究計劃。畢竟首次融合實驗要13年後才會發生。

但為了這項實驗,歐盟、中國、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國已投入近200億歐元,其中近半預算來自歐盟。

反應爐發亮的爐心內部,鍍的是全世界最強悍的隔熱層。「爐心比太陽內部還炙熱,外面的冷卻管線卻比月球陰暗面還要冷,」葛莉菲斯說。

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組裝中的托克馬克反應爐,幾塊10層樓高的組件會拼成一個中空的甜甜圈形裝置。(劉光瑩攝)

一年燃料只有鳳梨大

「這是人類所知能量密度最高的發電方式,」研究核融合技術超過35年,ITER工程部負責人貝庫萊說。

核融合的好處是什麼?

首先是能量密度高。1公克的氚可產生的能量,相當於8噸的原油。1年燃燒1萬噸煤炭產生的電,如果改用核融合,1年所需燃料只有1顆鳳梨大。

第二是解決頭痛的核廢料問題。核融合反應的產物,半衰期只有12年,因此不像目前的核廢料,要苦尋長期儲存地點。

第三是安全性。核融合必須加熱到攝氏1.5億度才會反應,溫度稍低馬上停止,因此不會發生像福島核災的爐心熔毀。

「福島災後,我們原本擔心(計劃)會喊停,」葛莉菲斯說,沒想到恰好相反。

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她明確感受到,十年寒窗無人問,今年來自全球的關注急遽升高。一是因為氣候危機,二是烏俄戰爭爆發,讓歐洲驚覺過去數十年對化石燃料的依賴,直接造成能源價格飆漲的窘境。

但核融合難度極高。第一,要在1.5億度的高溫下作業,許多製程與材料都是前所未有。第二是國際合作。烏俄戰爭後,科學家希望科學不受政治影響,俄羅斯科學家至今都還未退出計劃,但能否繼續,已不是科學議題。

然而,看衰的人也不少。

「核融合永遠都會是未來的能源,」曾在國際能源總署任職20年的飛利伯認為,核融合頂多只能存在實驗室裡。「唯一可靠的核融合是太陽,」言下之意,他認為光電才是當下最佳解。

猶如興建大教堂的建築工人們,大多數一輩子都看不到教堂完工。參與這座未來能源聖殿的人們,也抱著同樣心情。

不理會四面八方來的冷言冷語,他們仍會繼續埋頭研究,希冀替人類未來找到一線希望。

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(責任編輯:黃韵庭)

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