能源里程碑:美國成功在實驗室通過核融合反應

能源里程碑:美國成功在實驗室通過核融合反應

文章howie » 2014-05-30, 02:29

http://technews.tw/2013/10/08/nuclear-f ... at-us-lab/


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此研究已發表在 Nature 期刊上。美國研究人員成功在實驗室進行核融合實驗,這是人類史上首次實現「受控制的核融合反應」,此外產生的能量大於點燃反應所需輸入的能量,是科學界重要的里程碑,因為如果科學家能駕馭核融合,將能取得安全、乾淨而且幾乎用之不竭的能源。

核融合是將兩個較輕的原子核結合,形成一個較重的原子核和一個很輕的原子核(或粒子)的一種核反應形式,在反應的過程中,由於部分質量損失,會釋放出巨大的能量。但要讓兩個帶有正電的原子核,要克服排斥力而彼此撞擊融合,是很困難的事情,必須要外加許多能量,還要確保裝置燃料的容器不被千萬度的高溫所熔化。

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(photo credit: Eddie Dewald/LLNL)
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為了克服這些問題,美國加州的「國家點燃設施」(National Ignition Facility, NIF)實驗團隊,使用 192 道全球最強大的雷射光束,聚焦在一個被稱為「環空器」(hohlraum)的容器中,容器中有一顆很小、溫度很低的氫同位素固體小球,當雷射光打在環空器的壁上,將激發出 X 射線,X 射線會剝去氫燃料球上的外殼,並將溫度加熱到數千萬度,最後當壓力與熱量都足夠高且均勻,核融合反應就會發生。

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據相關媒體表示,NIF 所使用的雷射系統設備,總共耗時 13 年、耗資近 40 億美元打造,建造過程經歷許多次失敗導致實驗延期,而核融合所產生的能量也比之前以數學模型預測的少。但如今實驗成功一掃過往的陰霾,也為建造革命性的新型發電廠帶來希望。

備註:根據 Nature 期刊文章,NIF 在 9 月與 11 月共進行兩次實驗,兩次實驗氫融合所放出的能量皆大於注入的能量,然而研究人員表示,以雷射驅動氫融合仍離實用階段很遠,因為只有約 1%的雷射光能量能到達氫同位素固體小球中。

(Cover photo credit: NIF)
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