《文茜的世界周報》面對全球暖化溫室氣體排放量一直上升,科學家在擁核及反核中尋找核融合電廠第三條路
【核能源一直有著爭議性的歷史,但很多能源專家都說,核能對於全球能源及對抗暖化扮演重要的角色。法國能源科學家正努力以新科技讓核能源更安全、更便宜,也就是「核融合」。什麼是核融合?世界周報專題報導。如果我們能找到如何控制地表上核融合的動能,將可徹底改變全球能源供應。】
{內文}
一說起「核」這個字,你會想到什麼呢?
(耶魯大學氣候變遷傳播計畫主持人/Anthony Leiserowitz)
多數人一提起核子會先想到核戰,或是蕈狀雲,再加上一些大的核災事故,像是美國三哩島 俄國車諾比事件,還有比較近期的福島核災,這些事件使人們對核能科技的觀感發生了巨大且深遠的影響
1979年的美國賓州三哩島事件,部分爐心熔毀加上放射性物質外洩,最後耗費10億美元善後,三哩島事件挑起全球對核安的恐懼,此後美國修訂更嚴格的核能標準,核電廠造價翻升也幾乎沒有再建。
美國自1996年以來,僅在田納西建了一座新的核反應爐,1986年的車諾比事件以及2011年的福島核災,讓核能推動越發雪上加霜,人們非常害怕,長期的輻射對人類造成的影響。
(加州大學洛杉磯分校訪問學者/M. Sanjayan)
我想說的是,如果我家附近要蓋核電廠,我大概也會滿緊張的,然而身為一位環保人士,這讓我感到十分矛盾,因為核電廠不會排放二氧化碳,而二氧化碳正是全球暖化的元凶
(影集《Years of Living Dangerously》)
發現林火不再是乾季的專利,一年四季都可能發生
(美國加州大學柏克萊分校核子工程教授/Per Peterson)
當我們看著地球的極端氣候,我們應該要捫心自問,到底該如何解決氣候變遷的問題呢,如果摒棄核能不用,解決(氣候)問題將會困難許多
一些科學家開始跳脫框架思考,難道在擁核與反核之間,就沒有第三條路可走了嗎?其實不然。
當我們一講到核能發電,你大概會想到核分裂(nuclear fission) ,就是現在利用原子裂變產生能源,不過其實核能還有另一種型式,而且產生的能源更加驚人,各位觀眾,核融合(Fusion)
(托卡馬克能源物理學家/Melanie Windridge博士)
核融合被稱為是能源的「聖杯」
(托卡馬克能源物理學家Mikhail Gryaznevich博士)
我們每天都看到核融合在我們面前發生,因為太陽的能量就來自於核融合反應,只是我們要在地球複製太陽的核融合
核融合不是新的概念,早自1920年代起,科學家就不斷找尋實現核融合的方法,如果人類能夠造出一個「人造太陽」,地球上所有的能源問題都將不再是問題。美國CNBC電視台,製作長達22分鐘的核融合專題,帶領大家認識這個,既可以解決地球暖化,而且幾乎沒有殘餘輻射的未來能源希望。
核融合必備條件為極度高溫以及極度高壓,如此一來氫原子(氘 氚)才能融合在一起形成氦原子,在這個過程中原子會失去一些質量,轉化成為龐大能源,核融合反應產生的能源,是現行核分裂發電量的四倍,更是燃煤或天然氣發電量的將近400萬倍。
(General Fusion CTO Michael Delage)
換個具體的例子,也就是2磅的熔合燃料產生的能源,等同於5萬5000桶原油生的電
(勞倫斯利佛摩國家實驗室專案負責人/Mark Herrmann)
核融合發電也不會產生溫室氣體,核融合所需的燃料垂手可得,地球上每個角落都有,即使有輻射也是半衰期極短,而且不會熱失控就是那麼安全的系統
目前最接近核融合這個夢想的,是正在法國興建的ITER計劃。
國際核融合實驗反應爐計劃(ITER,International Thermonuclear Experimental Reactor),簡稱ITER,目的是建造目前世界上,規模最大的核融合反應爐。ITER的源起要追溯到35年前,在日內瓦的一場領袖高峰會,到現在 中國 歐盟 印度 日本 韓國 俄羅斯和美國都共同出資,建造這座地表最大,托卡馬克核融合反應爐。反應爐現在仍在興建中,一旦完工,將比現有最大托卡馬克反應爐大上兩倍,將可產生500百萬瓦的能量,火力發電則為50百萬瓦,ITER首階段目標並非產生能源,雖然計劃最終是希望能夠商轉。
(ITER電子迴旋部門負責人/Mark Henderson)
我估計ITER的托卡馬克核融合反應爐,將在2024年建成,目標是在2035年進行核融合實驗,大概在2040年,聽起來是很久以後的事,我們就能搜集到足夠的數據,以建造下一個世代的實驗爐
這是一個長遠的計劃,不過即使ITER計劃都如期進行,如何把這個裝置轉化成商轉的反應爐,目前還尚未可知。但是為了讓地球不在極端氣候中毀滅,同時確保全球能源穩定供應,挑戰核融合是值得的。
(ITER電子迴旋部門負責人/Mark Henderson)
目前ITER計劃耗資200億美元,如果把當年送阿姆斯壯登月的金額,換算成今日的價格大約是1200億美元,我們還差的遠呢
截至2019年為止,全球31個國家有450座核電廠在運轉中,在部分國家 例如法國 匈牙利 斯洛維尼亞和烏克蘭,全國有超過50%的電力來自於核能發電。現今核能發電約占全球總電量10%,單以低碳發電量來說 占比為29%,若光以美國的低碳發電 則占比為55%,中國大陸 印度和俄羅斯,仍在積極快速興建新核電廠,但是在美國,全國1/3因效能不佳,面臨提前退役的困境,氣候變遷運動人士說,這世界必須要減碳,善用我們手邊的資源趁現在還不算為時已晚。
(ITER電子迴旋部門負責人/Mark Henderson)
我們必須轉向核融合發電,轉向太陽能 風電,轉向地熱 轉向水力發電,我們必須盡全力擺脫排碳
(紐約大學新聞系教授/Charles Seife)
我認為實現核融合發電的快慢,取決於政治人物的一念之間,端看我們的政府願意花多少錢來資助
中國大陸自上世紀五十年代,就開始對核融合的研究。1999年正式立項,建造托卡馬克裝置,創造「人造太陽」。目前 大陸中科院等離子體所,自主發展了68項關鍵核心技術,建成了20個國際先進的平台和系統,創造了101.2秒穩態長脈衝,高約束等離子體運行的世界紀錄,在可控核融合領域,中國正在完成由跟跑 並跑到領跑的華麗轉身。
(大陸中科院等離子體所副所長/宋云濤)
我們夢想就是把這個任務,在2020年底要完成工程設計,同時我們要自主一些關鍵的大部件的研發,我們想到那個時候,我們能夠具備建造中國核融合工程反應爐,如果這個建成了將是世界上第一個
核融合研究通常由政府的實驗室主導,像是勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory),或是橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory),但是近年來 一些私人企業也加入戰局,包括加拿大的General Fusion,目標是在2030實現核融合發電。還有一些巨擎加入行列,像是亞馬遜創始人貝佐斯以及微軟創辦人比爾蓋茲,還有Paypal共同創辦人Peter Thiel,數十家企業都在追尋,找出煉製這個能源靈丹妙藥的終極之路。
(General Fusion創辦人/Michel Laberge)
地球上的能源市場,大約是一年一兆美元,只要我們能夠分個一小口,就能從一兆美元分到可觀的利潤
(ITER電子迴旋部門負責人/Mark Henderson)
如果你問我研究核融合最大挑戰在哪裡,我不會認為如何放火,燒出1億5000萬度高溫是挑戰,我認為最大的挑戰是我們的意志,核融合或許不會在我有生之年實現,但是我的孫兒輩或曾孫輩能夠成真
https://www.youtube.com/watch?v=iDOhtuLQ0jo
同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過147萬的網紅Kento Bento,也在其Youtube影片中提到,*Special Earth Day Discount: Get Nebula & CuriosityStream for 41% off! http://curiositystream.com/kentobento (includes my Nebula Exclusive show) Ge...
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nuclear fusion reactor 在 陽光綠屋頂 Facebook 的精選貼文
#鋼彈 #核融合 #再生能源 #綠色能源
【陽光小話題】鋼彈與核融合(GUNDAM & Nuclear fusion)
時間又來到周末,陽光小編今天帶各位朋友來稍微談談輕鬆的話題─「鋼彈與核融合」。陽光小編相信許多人在小時候有看過、組裝過、收藏過鋼彈模型玩具、扭蛋、卡通或漫畫,但比較少人會特別留意到鋼彈故事背後其實是用當今現實的能源危機與環境劇變談人類未來求生存、謀生計和延生命的三項重大課題。
日本經典動畫《機動戰士鋼彈》(機動戦士ガンダム,MOBILE SUIT GUNDAM)。這部科幻卡通的時代背景是設定在西元2307年,主要提到當時地球上的化石燃料瀕臨枯竭、殆盡,能源短缺與氣候變遷帶來的跨國性、全球性的衝突、戰爭不斷,迫使人類進入太空太陽能時代。
根據2008年《科學人雜誌》的報導,在真實世界中,日本科學家其實已在著手開發可提供潔淨再生能源的地球軌道發電硬體設備,並計畫於20年內製作出原型產品。2008年2月,日本北海道的科學家開始進行電力傳輸系統的地面測試,以微波方式將能量輸送到地面。
而《機動戰士鋼彈》虛擬科技中最主要談到的能源議題是「核融合」(Nuclear fusion),「核融合」在現代科學中是相較於核分裂發電,核融合產生的核廢料半衰期極短(低管理成本、核洩漏時總危害較低、最多只有1公里內需要撤退)、安全性也更高(不維持便會停止反應)。如氘和氚之核融合反應,其原料可直接取自海水,來源幾乎取之不盡,因而被視為理想的能源取得方式之一。
但是根據台灣環境資訊中心在2016年的說明,現實中,核融合的發展多年來停滯不前,原因就在世界各國在相關的研發經費斷炊,但美國、歐盟(如法國、德國等)、中國、印度、南韓、俄羅斯和日本已把核融合研究經費都投注到國際熱核實驗巨型反應爐(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)。
也因「核融合」真正加入人類能源使用行列還有很長的路與困難要突破,世界各國也極力推動再生能源,例如潮汐能、地熱能、風力發電與太陽光電等。現在世界各地正面臨到氣候異變,許多生活與自然環境受到嚴重汙染,因此《機動戰士鋼彈》裡的世界與描述或許在現在看來可能不再是那麼虛擬、科幻了!
陽光小編認為這部動畫已經預告世人地球未來可能面臨能源戰爭與人類生存的現實問題,這困境時間表或許會因人類浪費能源或破壞環境而提前到來,現在您我可以努力的部分就是日常生活節約能源,以正確的觀念使用電力,並持續支持各界在綠色能源的推動。
●資料整理:陽光小編,2017.01.06。
●照片來源:Jonathan Leung ,Gundam Front Tokyo,採用創用CC授權。
●照片網址:https://www.flickr.com/photos/jonathan-leung/19622381344
【參考資料】
●《科學人》雜誌(2008),〈在同步軌道向太陽借光〉,網址:
http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=newscan&id=1228
●《科學人》雜誌(2010),〈核融合發電美夢何時成真?〉,網址:
http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx…
●台灣環境資訊中心(2016),〈核融合發電再突破 MIT新研究卻傳經費斷炊〉,網址:http://e-info.org.tw/node/200651
●International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER,官網網址:https://www.iter.org/
nuclear fusion reactor 在 Eric's English Lounge Facebook 的最佳解答
[生活美語?] 核能相關字彙
Nuclear energy is safe and can bring world piece, I mean peace!
TED Debate: http://www.youtube.com/watch?v=UK8ccWSZkic
You make up your own mind!
energy source 能源來源
green energy 綠能
renewable energy 再生能源
sustainable energy 永續能源
nuclear reaction 核反應
cold fusion 冷核融合
nuclear energy 核能
nuclear fission 核子分裂
life cycle 生命週期
radiation 輻射
half-life 半衰期
electricity generation 發電
power plant 發電廠
power grid 電力網
greenhouse gases 溫室氣體
reactor core 爐心
reactor core control rod 爐心控制棒
nuclear waste 核廢料
radioactive waste 放射性核廢料
operating costs 經營成本
uranium 鈾
terrorism 恐怖主義
Chernobyl Disaster 切爾諾貝利災
Fukushima Daiichi nuclear disaster日本福島核災
Pros and Cons of Nuclear Energy
1. http://www.triplepundit.com/2009/02/nuclear-energy-pros-and-cons/
2. http://dsc.discovery.com/tv-shows/curiosity/topics/10-pros-cons-nuclear-power.htm
3. http://science.howstuffworks.com/nuclear-power4.htm
How Nuclear Energy Works
1. http://www.ucsusa.org/nuclear_power/nuclear_power_technology/how-nuclear-power-works.html
2. http://www.youtube.com/watch?v=ueainTAy7G0
nuclear fusion reactor 在 Kento Bento Youtube 的精選貼文
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Credits:
Kento Bento — Researcher, writer, narrator, audio editor, video editor, motion graphics & art director
Charlie Rodriguez — Illustrator
Isambard Dexter — Research assistant
Jorrit van Ginkel — Music assistant
Nina Bento — Cheerleader
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