美國計劃 2027年前 開發出商用核融合反應堆

美國 Tri Alpha Energy（TAE）公司獲得 5 億美元融資，用來開發商用核融合技術，徹底取代石化能源。由於核融合燃料來自海水，所以核融合的燃料幾乎取之不盡，但是相比於現今採用的核裂變技術，要真正實現核融合則要難得多。

核融合是將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個很輕的核（或粒子）的一種核反應模式，如果要進行核融合反應，首先提高物質溫度，使原子核和電子分開，處於等離子體狀態，由於原子核帶正電，彼此間會互相排斥，所以很難使其彼此互相接近。若要克服相斥力量，就必須適當地控制等離子體的溫度、密度和維持時間，此三項條件缺一不可。

先前，TAE 的設備能夠讓熱等離子體在攝氏 1000 萬度溫度下，穩定地保持 5 毫秒，如今已經達到 11.5 毫秒。當溫度上升到攝氏 1000 萬度時，氘、氚核的平均飛行速度達到每秒 300 公里，此時等離子體的壓力為 1000 萬個大氣壓以上。在這種條件下，通過氘和氚核互相碰撞，會有一部分核發生融合反應。

TAE 將使用融資得來的資金改良設備，讓熱等離子體在更高的溫度環境下保持更長的穩態時間，預計到 2027 年推出全球第一部商用核融合反應爐。

TAE 研究的是一種特定類型的核融合能源，這是將氫原子加熱到極高溫後，其溫度比太陽表面溫度攝氏 5500 萬度還要高，從而產生由自由電子和帶電離子組成的等離子體。當等離子體中的離子互相碰撞融合時，就會結合成新原子，並釋放大量能量。

雖然這是一個相對簡單的概念，但最大難題是需要將氣體加熱到如此高的溫度。目前，還沒有任何一種物料能夠承受如此高的溫度。

多年來，為了解決這個難題，科學家們提出了兩種主流辦法：

1.     採用慣性約束核融合，縮短引爆時間

2.     採用磁約束核融合，控制引爆範圍

TAE 則選擇使用後者，TAE 已經在反應爐設計上有了突破，讓等離子體在長管型的設備中碰撞來產生熱量。研究團隊將磁鐵圍繞在一個雪茄形的裝置上，用來發射不同角度的等離子束。

在高能粒子束的作用下，使氫原子核硼原子能夠保持在等離子狀態。這是一個很大的難題，但是研究團隊似乎找到了控制的方法。不過，TAE 並未公開更多詳細的訊息，TAE 正在計劃打造一個核融合管道，將能夠達到更高溫度，並維持更長時間。

透過這種方法，科學家們曾將氣體加熱到攝氏 1000 萬度，並保持 11.5 毫秒，之所以沒有達到更高的溫度，是因為用哂燃料。

這個團隊準備利用獲得 5 億美元的融資資金來改進現有設備 C-2U，計劃將其所能達到的溫度提高 10 倍至 1 億攝氏度，這是設計核融合反應爐需要達到的溫度。

目前人類已經可以實現不受控制的核融合，例如氫彈爆炸，但是可控核融合仍然處於實驗階段，要實現真正商用還有很長的路要走。