核融合是全球尋找清潔高效能源的重要突破之一。儘管其潛力巨大,核融合仍面臨穩定性和盈利能力的諸多挑戰。眾所周知,托卡馬克是一種用於生產和控制核融合過程的裝置,它在提供合理設定的同時,卻經常遭遇類似於太陽閃焰的邊緣不穩定(亦稱為邊緣局部模式,簡稱ELM),這會導致重大能量損失並損害反應堆壁。
西班牙塞維利亞大學的科學家一直在研究ELM如何與高能粒子互動,研究目的在於降低ELM對設備的損害。最近,他們與普林斯頓等離子體物理實驗室共同研發的『小比例托卡馬克(SMART)』核融合反應爐,首次成功地製造出等離子體,這是托卡馬克所需的湯狀介質。這臺反應爐採用了一種創新的「負三角形」配置方式,這種設置已被證實可以減少ELM對托卡馬克的損害。
大多數托卡馬克都是採用『正三角形』配置,這種設置中,等離子體的橫截面形狀類似字母D,D的直面朝向中心,而曲面在外側。根據Interesting Engineering的報導,這種設置會在等離子體外側產生劇烈壓力,從而增強ELM不穩定而可能損害反應堆的牆壁。而採用負三角形設計,D形向中心反轉,這樣的設置可以在保持核融合過程高效能的同時,減少等離子體邊緣的不穩定。
正是因為這項重大突破,只有SMART反應爐成功地在負三角形中生產了等離子體。『看到首次磁性束縛的等離子體時,我們都非常興奮。我們非常期待能在國際科學界的共同配合下,進一步開發SMART裝置的能力』,大學物理學家兼教授Eleonora Viezzer表示。
核融合相較於核裂變,最大的優勢在於不會產生需要特殊管理的危險放射性廢料。根據國際原子能機構的說法,核融合的副產品是氦氣,這對環境無害。而且核融合的燃料,重氫和氚,皆源自地球上最豐富的元素之一——氫。
核融合是一種高效而清潔的能源來源,有望在幫助住宅和政府節省能源成本的同時,實現能源向潔淨來源過度的重要轉變。採用潔淨能源能減少有害氣體污染,這些污染物會加劇地球暖化。
科學家們仍在不斷研究如何使核融合成為一個可行的能源解決方案。來自英國聯合歐洲托卡馬克設施的科學小組打破過去紀錄,成功生產69兆焦耳的能量,溫度達到1.5億度,比太陽還熱10倍。另有一家英國公司正在建設一個核融合反應爐,預計該反應爐可以生成足夠的核融合能量以供應7萬個家庭用電。
世界正在向一個更清潔且極為充沛的能源來源邁進一步。有關核融合技術的研究讓人們對未來可能的可再生資源技術充滿期待。