找不到输的理由: 仿星器核融合反應爐 W7-X 成功運轉！懸浮電漿持續十分之一秒

2015年12月19日星期六

仿星器核融合反應爐 W7-X 成功運轉！懸浮電漿持續十分之一秒

作者林薏茹 | 發布日期 2015 年 12 月 18 日 14:43 | 分類核能 , 能源科技

先前《科技新報》曾報導位於德國的全球最大核反應裝置文德爾施泰因 7-X（Wendelstein 7-X，W7-X），其為仿星器核融合裝置，若成功控制核融合反應，可望為世界帶來另一波能源革命。負責這項實驗性裝置的德國馬克斯普朗克研究中心（MPI）於 10 日宣佈，W7-X 已成功運轉，證明了懸浮電漿是可行的。

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及一個很輕的原子核（或粒子）的核反應形式，要進行核融合反應，必須先提高物質的溫度至華氏 1 億度來加熱電漿，並利用強大的磁場來控制與封閉電漿。

若要產生能量，極高的溫度絕對是必須的。舉例來說，太陽的中心溫度可達攝氏 1,500 萬度，在這個溫度下，透過「量子穿隧效應」的協助，最輕的元素、氫與氦原子能量受到激發，達到夠高的「燃燒溫度」，便會開始碰撞、熔合，釋放出能量及產生較重的元素，而在這種溫度下，電漿（plasma）便形成了。

仿星器因模擬恆星內部持續不斷地核融合反應而得名，該技術以磁場約束核融合電漿，穩定運行提供動力，而在仿星器的運作模式下，最重要的關鍵便是控制與封閉電漿，才能讓核融合反應持續發生，因此電漿不能接觸到核反應爐的冰冷管壁，必須由強大的磁場來控制與封閉，使其懸浮在真空中。

（圖片來源：截圖自 Science Magazine YouTube 影片）

全長約 16 公尺的 W7-X 為實驗性仿星器核融合反應爐，由 MPI 於 1993 年動工興建，直至 2014 年 5 月才興建完成，造價高達 10 億歐元（約 11 億美元），裝置內含的超導磁體超過 425 公噸。研究單位在過去一整年，對 W7-X 進行一連串嚴格的測試，好讓 W7-X 能在安全範圍內維持良好運作。

德國馬克斯普朗克研究中心（MPI）於 10 日宣佈，成功運轉這座核融合裝置 W7-X。科學家將 1 毫克氦氣樣品放入反應爐中，並利用 1.8 百萬瓦（MW）的雷射脈衝將其加熱至攝氏 100 萬度，瞬間閃過的氦電漿持續了十分之一秒。MPI 電漿物理研究所科學家 Hans-Stephan Bosch 對這次測試結果「非常滿意」，並表示，「一切按計畫順利進行」。