淺談核融合

生活科學趣談

只花一年時間!自己上網鑽研、買材料,美國13歲男孩成功在家打造核融合反應爐 – 風傳媒發布於2019年2月22日

這則新聞令人回想起多年前台東大學一位大一學生的研究,當時有學者曾質疑「發出的光只是類似日光燈的電漿輝光,說是已達到核融合在科學上沒有說服力」

其實當時若有中子能譜儀(Nested Neutron Spectrometer;NNS),藉由中子存在的證據就能釐清是否已達到核融合(註:下表第一項 氘-氘 反應的門檻較低,業餘愛好者多採用此類型)

該裝置就是下列照片右方的白色圓柱體

根據這位小男生發表在「開放資料核融合研究聯盟」的資料 → “Fusion Claim – Jackson Oswalt“, Fusor.net 的創辦人 Richard Hull 認證了 Jackson Oswalt 的結論,並將其添加到業餘愛好者的 成功融合者名單 中。

Post by Richard Hull » Fri Feb 02, 2018 7:42 am

It appears Taylor Wilson has lost his place as the youngest fusioneer! As of 2/1/18 Jackson Oswalt, a 12 year old is the youngest fusioneer.
I am sure his folks helped him financially. He had a lot of good gear in and around his fusor. He is another of the small cross chamber folks running high pressures and getting good results.

Richard Hull

這種微型的核融合裝置稱為 Fusor,利用 慣性靜電局限Inertial electrostatic confinement,IEC)技術,以電場來加熱氘(Deuterium gas,D2)的電漿,直到發生核融合反應。不過,由於電漿的濃度低,核融合反應所能維持的時間又極短,因此只能當作科學示範用途。

聊完這則新聞,順便來認識一下可長期運轉的核融合運作方式:

一、磁局限融合(Magnetic confinement fusion,MCF)

先加熱燃料成為電漿形態,再利用磁場來拘束住其中的帶電粒子,使其進行螺線運動,從而能持續加熱電漿直到產生核融合反應。國際熱核融合實驗反應爐International Thermonuclear Experimental ReactorITER)的500兆瓦發電裝置於2007年在法國開始建造,計畫於2035年開始進行氘-氚(D-T)融合實驗

二、慣性局限融合Inertial confinement fusionICF

利用雷射的衝擊波讓含有氘和氚的燃料球達到極高的溫度和壓力,從而引發核融合反應。目前全世界最高功率的雷射是美國 國家點火設施National Ignition FacilityNIF)的百萬焦耳等級之脈衝雷射,2014年2月,NIF用192支雷射,第一次實現了「燃料增益」,即燃料輸出的能量大於燃料吸收的能量,這是世界第一台能實現「燃料增益」的核融合裝置。點火式的好處就是一旦融合燃料球後就可以中斷外部能量供應,由於連鎖反應的能量可以自動融合剩下的材料,因此點火式可望成為最有希望讓核融合發電邁入實用化的途徑

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註:影片中使用的 Nuclear radiation detector 僅能偵測 Gamma ray、 X-ray、Beta ray, 並無法確認中子的存在