中國核聚變發電技術會成為世界第一嗎?

核聚變反應堆
Image caption 中國稱自己領跑世界的核能發展。

在世界對能源的需求不斷增加,但對環境的破壞也相對加劇時,中國的科學家們正在引領開發被一些人視為聖杯的能源。BBC記者麥笛文(Stephen McDonell)到安徽一訪平時不易進入的廠房。

想像一下幾乎沒有任何實質浪費就能產生無限的能源——這就是核聚變(nuclear fusion,又稱為核融合)的崇高承諾。

在安徽省合肥市西郊的「科學島」上有一座閃閃發亮的巨型圓圈,被裝在一個約等同於兩座樓高的大型圓盒中,這是全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak ,簡稱EAST)。

在裝置中,氫原子融合成氦,氦能夠聚集比太陽核心高出數倍的熱能。

反應由強大的電池控制。如果維持得當,一天能產生大量的電。

世界上許多國家都致力掌握核聚變技術,美國、日本、韓國、巴西和歐盟都在努力,但沒有一個團隊能像安徽的團隊一樣保持核聚變的穩定性。

現在它是100秒,每年越變越長。在安徽,科學家們已經開始討論將目標放在延長十倍的時間,溫度在攝氏1億度。

Image caption 上百位專家在此工作。

但自從蘇聯1950年代早期開始核聚變技術以來,科學家和工程師一直沒有成功是有原因的。

因為那真的非常困難。

在受到控制的環境中保持有限的核聚變反應在過去50年間已經證明可行,但核聚變的持續時間仍遠遠短於能轉變成大量熱能所需的時間。

EAST系統是源於俄羅斯設計的加強版。

在我們採訪這天,我們在控制室見證了現場的辯論。有洩漏問題——不是物質外洩而是空氣被吸入內部的真空——科學家們必須找出解決方法。

另一個組用對講機連絡控制室。他們圍繞著EAST的管線、電力機房和梯子尋找漏洞並修補。

當習近平前來視察時,他想了解這項科技的危險性,因此我們問他們,當時是如何回答中國國家主席的。

中科院等離子所副所長宋雲濤說:「核聚變反應堆與裂變反應堆比起來已經相對安全,磁局限融合可以控制聚變。我可以關掉電源,這是無比安全的,不會造成任何核危機。」

Image caption 這項中國設計是基於俄羅斯早期的研究。

現在的核反應依賴的是裂變和原子分裂,其結果會留下有毒廢棄物,必須要被儲存在安全的地方也許長達數千年。

而核聚變核電廠是將兩個核融合成一個核,然後圓圈內牆的磁力(被稱為電漿)在巨大的管線內部產生反應。

最關鍵的是,我們被告知,這幾乎不會產生任何廢棄物。

但這項技術並不便宜。

花費巨資

光是開啟機器,每天就需要花費15萬美元,這還不包含上百名專家的工資和硬體設備。

中國政府花費巨資資助這項計劃,雖然政府知道要讓核聚變供應城市的電力可能還需要數十年的發展時間。

「科學家和工程師將會讓核聚變有重大突破,加上政府的財政支持,」宋雲濤說。「這是一項花費巨大的工程,但我個人認為這會是一項對人類來說偉大的可持續性發展。」

因為它如此昂貴而且困難,所以核聚變技術在尋求可能的國際合作。

例如中國在法國南部的國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃中有所貢獻,除了歐盟國家,印度、日本、俄羅斯、韓國和美國也都參與其中,該計劃預計2025年測試。

與此同時,中國也在加速自己發展的腳步。

安徽這個團隊提出的下一個目標是設計出一個能產生電力的完全成熟的核聚變反應堆。要達到這個目標,它必須比我們現在看到的來得更大,並且能包含無限地電漿反應而不是只有現有的一分半鐘。

「每個國家的都有很大的電力需求,而中國對於核聚變電力有清晰的路徑圖,」宋雲濤說。「我們希望在五年內完成核聚變反應堆的設計,如果我們成功了,這將會是世界第一的核聚變反應堆。」

最終的目標是核聚變能生產出比人們夢想中更多的電力。

雖然可能聽起來遙遠,但中國政府認真面對挑戰。如果成功,未來在發電方面,中國最終將勝過世界上其他國家。

相關主題內容

更多有關此項報導的內容