如何將發出的能量轉換成電力也是挑戰

談到核能，目前主要是指核分裂為主，許多人對于未來能源，寄望的是核融合，只是核融合遲遲未能商業運作，如今德國創業公司比鄰融合（Proxima Fusions）發出豪語，訂下目標要在2031年激活測試反應爐，賣出商用運轉的第一步，希望在2030年代能正式商用運轉。

核分裂反應要用來發電，有諸多缺點，主要是核分裂后的分裂產物還是有高放射性，這部分能量卻無法使用，反而成為尾大不掉的高能核廢，核融合則沒有這樣的問題，融合后的產物是無害的氦，因此被視為是真正的潔凈能源。

只不過，過去核融合一直是“未來能源”，因為要達到讓氫能融合需要巨大能量，很長的一段時間，產生的能源，都少于輸入的能源，后續才有實驗團隊逐漸在短時間內輸入大于輸出。

初期核融合的主要反應爐形式為環磁機（Tokamak），顧名思義結構就是一個環形，打造設計上雖然相對容易但是控制上卻相當困難。另一種核融合反應爐的想法是仿星器（Stellarator），名稱來自模擬恒星內部持續不斷的核融合反應，仿星器的磁面像一條不斷曲折的帶子，線圈繞著帶子的形狀，打造上遠比環磁機復雜困難，但是操作上比較容易。

比鄰融合的原型機設計來自于普朗克學會（Max Planck Institute）研究電漿物理學，取得6,500萬美元資金，其中包括德國政府的資助，采用仿星器的路線，使用高溫超導體，開發準等磁（quasi-isodynamic，QI）仿星器，在實際打造之前，打算先用機器學習與計算機模擬測試，模擬出最佳的結構后再實際打造。預計于2031年打造出測試反應爐，預計打造預算為10億歐元。

美國自麻省理工學院創業的聯邦融合系統（Commonwealth Fusion Systems）則采用環磁機，也是計劃于2030年代打造出商用核融合發電，預計建廠于維吉尼亞州，聯邦融合系統已經募集資金20億美元，但是目前反應爐還正在興建，別說完成電漿生成，或是達到輸出大于輸出，至于該如何把核融合能量轉換為電力，也還沒有設想完成。

歐盟主導，印、日、中、俄、美、韓加入的國際熱核融合實驗反應爐（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）計劃，也采用環磁機，已經嚴重落后進度，何時能有成果遙遙無期。

其他核融合創業公司還有法國Alcen、德國Bruker、RI研究儀器、意大利ASG超導體、西班牙IDOM共同創立的高斯融合（Gauss Fusion）公司，也是采用仿星器反應爐，5家公司投資800萬歐元，德國政府則補助900萬歐元成立，預計2040年興建核融合發電廠，估計預算180億歐元。

驚奇融合（Marvel Fusion）則采用激光技術，走慣性局限融合（inertial confinement fusion）路線，也就是并不打造電漿空間，而是把氘、氚混合燃料以金屬外殼緊緊包覆在小空間中，此金屬外殼稱為環空器（Hohlraum），用激光聚焦在環空器上加熱，使環空器向內部的燃料輻射X射線間接加熱，以完成核融合反應，采用間接加熱的原因是，比起直接加熱，環空器間接加熱的方式更均勻對稱。

驚奇融合與美國科羅拉多州大學合作創建示范反應爐，預計2027年初激活，驚奇融合于2024年9月B輪募集資金6,280萬英鎊，另外取得歐盟創新委員會250萬英鎊補貼，以及最多1,500萬英鎊投資，預計原型機于2032-2033年完成。

如果上述計劃都能順利，仿星器、環磁機、激光引爆，到底哪個技術才是核融合的“真命天子”？或許2030年代就會揭曉，若又是不斷延期、追加預算，那恐怕就只能停留在“未來能源”，但下一步是：如何將發出的能量轉換成電力，這也是重大挑戰。

（首圖來源：Proxima Fusions）

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