核聚變科技在21世紀的應用

核聚變科技在21世紀的應用

陳營華

核聚變被喻為恆星的能量泉源。太陽透過核聚變所產生的能量，提供地球所需的熱能以達至合適的溫度來孕育生命。

近年面對全球暖化問題，科學家正努力開拓新的能源技術以減少使用化石燃料。核聚變是一理想選擇，因它提供潔淨的能源，不排放二氧化碳及不產生長壽命的核廢 料，當中所使用的燃料為氘﹙Deuterium, D﹚及鋰﹙Lithium, Li﹚，氘為氫的同位素。水含大量的氘，而地球蘊藏不少含鋰的物質。簡單來說，核聚變包含以下過程：

要D-T核聚變燃料進行程式﹙1﹚的合併過程，需提供非常高的溫度﹙攝氏1千5百萬度以上﹚，而高溫的環境使D-T核聚變燃料處於等離子狀態，充滿著高速 的離子和電子。要避免D-T等離子的流動出現不穩定情況，其中一種方法是利用極強的磁場來控制其流動變化。

早於1946年，科學家已開始研發核聚變技術，特別是採用磁力來控制等離子流動的方法。上世紀70年代末，歐洲開展「聯合環形加速器」﹙Joint European Torus，簡稱JET﹚計劃，在英國建造了相關的核聚變反應堆﹙圖1﹚，並於90年代成功地產生約16兆瓦的能量，維持數秒。

2007年，一個更大規模的「國際熱核實驗反應堆」計劃﹙International Thermonuclear Experimental Reactor，簡稱 ITER﹚正式展開，目標是在21世紀內透過核聚變科技產生高達500兆瓦的能量，維持約8分鐘。現時已在法國 南部城市Cadarache建造相關的核聚 變反應堆。期望這計劃能使核聚變技術得到進一步的突破，以舒緩未來人類所面對的能源危機。

參考

1. "Fusion: the energy of the Universe", by Gary M.McCracken and Peter Stott, Complementary Science Series, Elsevier Academic Press, 2005.
2. "Nuclear Energy: An introduction to the Concepts, Systems, and Applications of Nuclear Processes", by Raymond L. Murray, 6th edition, Elsevier Academic Press, 2009.
3. "Fusion for energy" website
4. "JET" (Joint European Torus) website