※ 引述《Emerson158 (紅豆 X 八嘎 X 烏魯賽)》之銘言:
: 大家都知道,目前商轉的核電廠都是使用核分裂,核融合只存在例如 神鬼至"尊!" 之類的
: 電影中
: but! 動漫神奇的地方就是,像鋼彈這樣的作品也能空想出超小型核融合爐這種黑科技,
: 雖然多參了一個"米諾夫斯基例子"來協助,去圓它的運作原理
: 連種鋼都只有設定中子干擾器跟反中子干擾器,中子干擾調節器等等 還是圍繞在核分裂
: 那麼,核融合比核分裂,發電運用要難上幾倍呢?
你好 小弟目前在國際核融合能源研究中心當廉價勞工
就讓我試著回答這個問題吧 :)
我們研究所全名是 International Fusion Energy Research Center (IFERC)
這是ITER計畫中的一個子計畫,
用意是打造一個能夠支援法國ITER遠端實驗、承接ITER的商用示範爐開發
以及協助各參與成員國自家實驗爐研發的研究中樞。
由於ITER這個階段性目標已經達成、
現階段我們將目標放在獲取候選材料在建設商用示範爐中所必須的實驗數據
這些數據將用來制定實際建廠以及運轉時所需要的工程規範
核融合爐目前的挑戰之一在於裝承高溫電漿的真空容器、偏濾器(divertor)
以及讓燃料達成自給自足的breeding module和相關組件的使用壽命
尤其是前兩者,由於會直接和高溫電漿接觸所以難度是最高的。
候選材料如低放射化鋼、鎢、銅鉻鋯等合金都尚未能完全滿足模擬結果所需要的條件
從歷史來看、這些候選材料都是從1980年代就開始研發、
目前才改良到可以應用於ITER的程度。
是的,模擬是模擬但工程是另一個議題,所以改良之路還相當漫長
由於是專門為了核融合所特化的材料因此沒有前例可循
至於breeding module部分,概念上是利用電漿中的中子撞擊鈹和鋰等以倍增氘氚
鈹化合物和鋰化合物小球又會填充在真空容器當中
所以挑戰在於和低放射化鋼的相容性、以及如何把氘氚取出來的工程問題
這部分的開發計畫統稱為Testing Blanket Module (TBM)計畫
這邊所規劃的實驗藍圖是2030到2040年
這是核融合爐獨一無二的設計所以難度無法量化 XDD
至於如何應用核融合反應所產生的熱能
其實還是回歸到燒開水這條路、差別只是在如何把熱能傳遞到水這邊而已。
歐盟選擇鉛鉍冷卻而日本選擇了輕水冷卻,也有國家選擇融鹽。
這邊的發電系統和現行的壓水式爐子很接近 (就是台灣核三廠的設計)
鉛鉍、融鹽爐的概念設計早在70年代的美國跟歐盟都有研究過惹
所以難度相對沒那麼高
下一個挑戰是能量淨輸出,也就是最常聽到的Q值
(定義為 系統輸出能量/輸入能量 的比例)
ITER的目標是Q>10、而商用示範爐目前的定義是Q>20
ITER目前正在拚2025年前完工並且點火
希望這些資訊對你有幫助 :)