成功大學電漿所向克強教授

托克馬克反應爐

由於托克馬克得出的結果遠優於當時所有設計 10 倍，

使各國在一夕之間拋下原設計投入托克馬克。

在缺乏恆星內引力環境下，

實驗室打造核融合反應爐的溫度遠比太陽核心更高，

第一代燃料氘 D 和氚 T，需求溫度為 1.5 億°C，

是太陽核心溫度的 10 倍。

科學家還必須設法維持電漿的穩定性，

創造適當環境讓電漿粒子能產生核融合反應。

這正是托克馬克所具備的一切。

托克馬克環形管道與抽氣系統形成真空室，

管道外層纏繞一圈一圈超導磁鐵，

透過環形電漿電流與線圈電流產生磁場，

約束內部電漿粒子不因接觸管道失去能量，

去除終端損失來提升能源產生效益。

向克強：

核融合最主要的目的是證明 Q 融合能量增益因子值大於 1，

輸出核融合反應的能量比維持核融合反應的外加能量更多，

才確認能用來發電。有趣的是，

核融合其實與半導體的摩爾定律相似。

大約每隔兩年便增長一倍，

近年最新得出的結果已相當接近 Q=1 的目標。

一旦能證明 Q > 1 甚至達到 10，

成就足以得到諾貝爾獎。由多國合作參與、

法國普羅旺斯的 ITER 國際熱核融合實驗反應爐，

正是承載這希望準備實驗。與傳統發電廠目的不同，

ITER 目標並非生產能源，

是證明核融合發電能從電漿物理實驗走入實用階段。

目前 ITER 已完成初步建設，2025 年展開電漿測試；

2035 年進行氘氚融合實驗。

最終目標是使用運作必須的 50 MW 輸入功率，

產生 500 MW 的能量，讓核融合反應至少維持 400 秒，

證明 Q 能 ≧ 10，提供核融合發電商轉的科學證據。

核融合發電與核能發電差異是甚麼？人造太陽安全嗎？

托克馬克的核融合技術，使二個輕原子核融合產生能量。

以氘氚為例，氘可以從海水中提取，

而氚從鋰和中子反應中產生，

融合產生的放射性產物半衰期只有 1、200 年．

最新研究指出，重複使用產物，

就像醫院放射性廢棄物一樣處置即可，

未來可能找到更適合的第二代、第三代燃料，

廢棄物的放射性可能更降低。

維持核融合反應需不斷加燃料，並不自主產生連鎖反應，

一旦停止運作融合反應也立即停止，

不會熔毀爐心輻射外洩無法控制。

只產生少量放射性廢棄物，社會應該更容易接受。

如今向克強是托克馬克反應爐少數研究者之一，

曾於美國橡樹嶺國家實驗室、韓國、

日本核融合研究中心擔任教授的經歷，

目前在成大電漿所投入研究，

建立核融合能源及電漿研究團隊。

到我這個年紀開始為大眾科普貢獻綿薄之力，

希望能帶給人正面影響。