低成本核融合反應器超越石化燃料
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美國西雅圖華盛頓大學(University of Washington)的研究人員聲稱已經發明了一種簡單的核融合反應器(fusion reactor)，不僅比燃煤發電廠更具經濟效益，而且還可達到零溫室氣體排放。
核融合反應器採用使陽光照射的相同原理，提供了無限綠色能源的可能性。相較於核裂變反應器(fission reactor)產生大量必須殘留數千年的放射性廢棄物，核融合反應器只產生少量低危險性且僅殘留約10年的核廢料。而且，核融合反應器也不會出現熔融的危險。研究人員Sutherland和Jarboe將在國際原子能總署(IAEA)於俄羅斯聖彼得堡舉行的核融合能源會議(Fusion Energy Conference)上發表其低成本的核融合反應器設計。
太陽就是一種天然的核融合反應器，也是宇宙中最強大的能量來源。
太陽就是一種天然的核融合反應器，也是宇宙中最強大的能量來源。
（來源：NASA, Goddard Laboratory for Atmospheres）
這項核融合反應器設計被稱為‘spheromak’，一開始是華盛頓大學教授Thomas Jarboe的課程計劃之一，直到最近由Jarboe和博士候選人Derek Sutherland開發出原型 Dynomak 後，才被證實為一項可行的設計。Derek Sutherland先前曾經在麻省理工學院(MIT)進行反應器設計。
相較於華盛頓大學發明更優雅簡鍊的Dynomak設計，目前開發核融合反應器的標準方法就像是採用蠻力一樣，例如由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國等共同合作在法國成立的「國際熱核實驗反應堆」(ITER)所採取的途徑。
「相較於法國ITER的開發途徑，我們不必再使用昂貴的超導環場線圈設置，就能夠設計出更加緊湊的反應器系統，不僅減少了10倍的成本，同時還提高了5倍輸出，」Sutherland指出，「這款 spheromak 設計產生扭轉的磁場，可在等離子中驅動電流——這是一種非常好的導體，從而限制並穩定了反應器中的超熱等離子。此外，採用感應傳輸的電壓轉換產生了磁場以實現隔離與穩定性。」
華盛頓大學目前的核融合實驗HIT-SI3，大約僅有Dynomak尺寸的1/10
華盛頓大學目前的核融合實驗HIT-SI3，大約僅有Dynomak尺寸的1/10。Dynomak可產生GW級功率，大幅超越石化燃料的能效。
（來源：美國華盛頓大學）
目前的Dynomak原型採用三個環形噴射器，以螺旋式注入限制和穩定電流於等離子，然而，在反饋迴路中還需要一個單線圈，在穩態作業期間維持反應器內的平衡。一旦來自電網的功率啟動內部核融合反應器，反應器中產生的一部份功率為環形器與線圈產生電壓，使其得以維持於穩定狀態。這大約需要73mW功率，以保持最後的gW級Dynomak也能在穩定狀態下執行。
目前的原型被正式稱為「螺旋性注入環形器穩定電感3」(HIT-SI3)，因為它有三個環形噴射器。接下來的原型——可能稱為 HIT-SIX ，將會是 HIT-SI3 (約3公尺直徑)的兩倍大，預計將測試搭載6個環形噴嘴的spheromak設計原則是否適用於最新Dynomak的更高溫等離子中。
「如果我們能證明它可發揮作用，那麼接下來要開發全功能Dynomak的其他工作風險也會相對降低，」Sutherland表示。
打造下一代的 HIT-SIX 預計將耗資約800萬至1,000萬美元。這將是一款按比例縮小的版本，因此具備全功能 Dynomak 的所有子系統。
據研究人員表示，打造一座零溫室氣體排放的 gigaWatt Dynomak 發電廠造價約27億美元，相形之下，一座可達到相同輸出但又不環保的燃煤發電廠就要28億美元。
研究人員們已經為此設計申請專利了。參與這項研究的其他研究人員還包括華盛頓大學電子工程系研究員Brian Nelson、博士後研究員Brian Victor，以及研究生George Marklin、Chris Hansen、Michael Pfaff、Kyle Morgan、Eric Lavine、Michal Hughes與Aaron Hossac，以及華盛頓大學畢業生Yu Kamikawa與Phillip Andrist。美國能源署(DoE)提供經費贊助。
編譯：Susan Hong
(參考原文：Cheap Fusion Beats Fossil Fuels，by R. Colin Johnson)