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    核聚變科技在21世紀的應用

    核聚變科技在21世紀的應用

    >陳營華
    2010年9月

    核聚變被喻為恆星的能量泉源。太陽透過核聚變所產生的能量，提供地球所需的熱能以達至合適的溫度來孕育生命。
    近年面對全球暖化問題，科學家正努力開拓新的能源技術以減少使用化石燃料。核聚變是一理想選擇，因它提供潔淨的能源，不排放二氧化碳及不產生長壽命的核廢 料，當中所使用的燃料為氘﹙Deuterium, D﹚及鋰﹙Lithium, Li﹚，氘為氫的同位素。水含大量的氘，而地球蘊藏不少含鋰的物質。簡單來說，核聚變包含以下過程：
    程式
    要D-T核聚變燃料進行程式﹙1﹚的合併過程，需提供非常高的溫度﹙攝氏1千5百萬度以上﹚，而高溫的環境使D-T核聚變燃料處於等離子狀態，充滿著高速 的離子和電子。要避免D-T等離子的流動出現不穩定情況，其中一種方法是利用極強的磁場來控制其流動變化。
    早於1946年，科學家已開始研發核聚變技術，特別是採用磁力來控制等離子流動的方法。上世紀70年代末，歐洲開展「聯合環形加速器」﹙Joint European Torus，簡稱JET﹚計劃，在英國建造了相關的核聚變反應堆﹙圖1﹚，並於90年代成功地產生約16兆瓦的能量，維持數秒。
    1
    圖1    「歐洲聯合環形加速器」的內部結構﹙圖片來源：EFDA-JET﹚。
    2007年，一個更大規模的「國際熱核實驗反應堆」計劃﹙International Thermonuclear Experimental Reactor，簡稱 ITER﹚正式展開，目標是在21世紀內透過核聚變科技產生高達500兆瓦的能量，維持約8分鐘。現時已在法國 南部城市Cadarache建造相關的核聚 變反應堆。期望這計劃能使核聚變技術得到進一步的突破，以舒緩未來人類所面對的能源危機。
    參考資料：
    [1] "Fusion: the energy of the Universe", by Gary M.McCracken and Peter Stott, Complementary Science Series, Elsevier Academic Press, 2005.
    [2] "Nuclear Energy: An introduction to the Concepts, Systems, and Applications of Nuclear Processes", by Raymond L. Murray, 6th edition, Elsevier Academic Press, 2009.
    [3] 這連結會以新視窗打開。"Fusion for energy" website
    [4] 這連結會以新視窗打開。"JET" (Joint European Torus)
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