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INNOVATIONS
用電地興建,也使得電力傳輸的距 離縮短,土地使用的效率更高。」
有冷卻的時間,電阻產生的熱能就 不是問題。
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燃料生產:核融合流程第一步 是在反應爐中填入液態金屬, 旋轉至中心形成空腔後,將氫 電漿注入其中。Brister解釋: 「當電漿被液態金屬壓縮至 產生核融合反應後,會釋放出 能量與氚元素;這些氚原子會 被擷取用作燃料。」 能量轉換:在試營運電廠中, 金屬壁的熱能會被轉用於製 造蒸氣,再由蒸汽推動渦輪 機,並 產 生 電 力。 能源經濟:General Fusion 聲稱MTF不論在製造或規模 化上都相當單純,因為它採用 的是簡單的電磁鐵,不需要使 用昂貴的雷射。
他補充指出:「電力網路正朝 著分散式的特性發展,具備能提供 一個規模的在地化、可調度電力來 源,並與再生能源互補,會是其關 鍵。核融合會成為廣泛的潔淨能源 選 項 之一。」
由鈮鈦合金(niobium- titanium)製成的超導磁鐵在低溫 下沒有電阻,這讓線圈不必散熱也 能長時間處理大電流。但像是鈮鈦 合金等材料需要大型、昂貴的極低 溫冷卻系統才能使用。
而核融合發電的支持者認為, 這個產業會加入太陽能與風力發 電的行列,在減少碳排放以及解決 氣候變遷等方面發揮更大的作用。
General Fusion採用一種稱 為磁化定位核融合(Magnetized Target Fusion,MTF)的電漿圍束 (plasma confinement)方法,只 需要使用以脈衝式為基礎運作的 簡單電磁鐵,就能實現可循環的核 融合反應。
Brister斷言:「全球都在設法 對抗氣候變遷,世界各地的能源供 應商也紛紛升級基礎設施,以減少 碳排放量。一個強健的電力系統需 要穩定的能源,也需要間歇性能 源,核融合不只不受天氣影響,更 可以依需求供應,可望成為再生能 源絕佳的新選擇。」
MTF將電磁鐵運用於電漿注 入器中,注入器會產生一個電漿 環,並透過旋轉運動製造磁場,形 成粒子雲。電漿環會在短暫的壽 命期間被壓縮至核融合反應需要 的溫度和壓力。
一切只是時間問題
這種零碳排「穩定」能源同時 具備滿足用電需求、取代老舊基 礎設施的效果。Brister補充:「到 2050年,全球電力需求估計會是 現在的三倍。要滿足不斷成長的 需求,核融合對電力公司來說,會 是發電技術組合中的一個有力的 額外選項。」
電漿粒子沿著磁場線流動,在 完全不碰觸金屬壁的情況下循環。 如此一來可防止高熱的核融合電漿 因碰觸到液態金屬而冷卻。在電漿 核心加熱的過程中,磁場做為了完 美的絕熱體。Brister表示,在這個 過程中,反應爐的牆壁溫度可以維 持足夠的低溫,因此能夠做為發電 廠結構的一部份。
Brister認為,核融合商業化 沒有想像中那麼遙遠;General Fusion在英國建造的示範廠將為 MIF技術的效能與經濟效益提供 佐證。他表示:「為實現此目標, 我們會在類似發電廠的環境下建 立核融合的條件,但先不生產電 力。示範廠會製造出中子,在過程 中蒐集的數據將為我們提供打造 商業化先導發電廠所需的資訊。」
源。」
磁化定位核融合
General Fusion聲稱MTF有 四大關鍵優勢:
General Fusion計畫在 2022年開始興建商業化先導 發電廠,可望在2025年開始運 轉。Brister表示:「在氣候變遷的 時間壓力下,我們預計能在2030年 前為家庭、商業,還有工業提供核 融合能
電磁鐵是由圍繞著一個機械 物體的線圈所構成,當電力流過線 圈,會在其內外產生磁場,磁場的 強度則會隨著線圈纏繞的圈數等 比例成長。然而,銅線具有電阻, 會造成部分能源以熱的形式被耗 散。如果線圈接通是間歇性並因此
• 原料耐久性:液態金屬襯裡 可以為MTF結構抵擋核融合 反應釋放的中子,解決面對 電漿材質受到結構性傷害的 問 題。
因篇幅有限,完整圖文請參見 EE Times Taiwan網站
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2021年10月 | www.eettaiwan.com