核能有爭議,但核融合很安全?
當前的核能技術主要依賴核分裂,即裂解重原子核(如鈾、鈽)來釋放能量,這種過程會產生高放射性核廢料,並伴隨嚴重的安全隱患,如放射線泄漏與核廢料處理問題。
相較之下,核融合是一種更加安全的替代方案。核融合的過程是將輕元素(如氘、氚)融合,形成較重的原子核,並釋放巨大的能量,優點在於產生的放射性廢料極少,且反應不會像核分裂那樣導致連鎖反應,減少核災風險。
「只要關掉它,就會自動終止,所以它很安全,不會發生像福島或車諾比核災風險。」美國前物理學會會長、加州大學柏克萊分校物理系教授Roger Falcone形容。
桌上型核融合系統設計,能真實模擬核融合反應,進行氘氚或氫棚等不同元素的核融合實驗。聚界潔能提供
核融合商業化的三大阻礙
然而,核融合的技術門檻極高,使得核融合技術的商業化挑戰重重。中研院原子與分子科學研究所暨中央大學物理系合聘教授汪治平教授指出,核融合面臨三大技術障礙。
首先,核子與原子的尺寸差異達一兆倍,導致核反應率極低,要加速反應,必須增加大量物質來提高反應的機率,這就是技術上的一大挑戰。
人工智慧清潔能源高峰會對談。聚界潔能提供
其次,核融合需要極高能量來克服原子核的電荷排斥,因為原子核都是帶正電的,會互相排斥,這需要達到約10億度的超高溫電漿狀態,這種溫度難以想像且難以維持。
最後,當原子核碰撞時,周圍的電子與正離子環境會吸收能量,形成一種類似黏性流體的狀態。這就像在水中開槍打漁,子彈無法快速穿透。如何讓質子有效撞擊硼核,並減少能量損失,也是核融合技術的重大挑戰。
Roger Falcone本身也是聚界潔能(Alpha Ring)首席科學家,他認為,台灣擁有半導體產業和技術基礎,有足夠優勢進入核融合產業。朱姵慈攝
儘管全球普遍認為核融合技術的商業化需要至少10年的時間,但聚界潔能憑藉技術創新和設備小型化的優勢,將目標設定為5年內實現商業化。
核融合是未來能源新曙光嗎?
儘管核融合技術尚未大規模應用,但全球仍積極研發。美國的Commonwealth Fusion Systems、Helion Energy、TAE Technologies等企業已獲得數十億美元的融資,朝著實現「淨能量增益(Q值大於1)」的目標邁進,若Q值達到10,核融合發電將進入商業化運行,意味着輸出的能量將遠超過投入,實現可持續、穩定的能源供應。
美國研發核融合科技公司Helion Energy也與微軟簽訂了長達20年的合作協議,預計2028年開始供應核融合電力。
就在上週,日本國際核能與核融合能源事務部主任Daisuke Baha表示,日本將成立核融合產業委員會,支持新創企業的研發,強化對新興技術的支持,並發展教育計畫,以培養未來的技術人才。
美商中經合集團(Wi Harper)23日舉辦股東大會,圖為創辦人暨聚界潔能執行長劉宇環。聚界潔能提供
目前聚界潔能在全球擁有四座實驗室,分別位於美國加州的蒙特雷(Monterey)、加迪納(Gardena)以及台灣內湖科技園區,今年七月與陽明交大攜手成立的台南辦公室,是聚界潔能第四座實驗室,為未來產業發展奠定人才基礎,讓學生有機會操作桌上型的小型核融合設備。
聚界潔能的總經理張立荃、策略長謝弘輝均強調,核融合技術的突破不僅取決於技術本身,更依賴於人才的培育,台灣頂尖大學陽明交大、清華大學、成功大學都已開始推動核融合相關課程,未來,隨著國內外合作的深化,台灣有望在核融合技術上扮演重要角色。
聚界潔能資深科學家透露,將開設相關通識課,學生有機會體驗Alpha-E核融合教育系統。朱姵慈攝
核融合教育系統前進巴西,也布局COP30?
目前,聚界潔已與多個國際機構合作,如與巴西國家核能研究院(IPEN)和摩納哥皇室基金會等陸續簽署了合作備忘錄,透過提供「實作」教育經驗來培養當地核融合人才。
此外,聚界潔能與巴西簽署的合作備忘錄,內容就包含與聖保羅大學的學術合作,也是為參與2025年在巴西舉行的第三十屆氣候變遷高峰會(COP30)鋪路,同時也期盼在台灣面臨外交困境時,藉此高科技技術,拓展形塑出台灣重要的國際影響力。
聚界潔能副總經理 Iskren指出,已與巴西官方簽署合作備忘錄,為參與COP30鋪路。朱姵慈攝
核融合能否成為台灣能源政策的轉機?
回到2025年的「非核家園」目標,核融合能否成為台灣能源政策的轉機?台灣人民期待的是清潔、安全、穩定的未來能源,而核融合或許正逐步走向這一願景。
然而,核融合技術的實現尚需時間和資金投入。全球多國政府,如美國、英國和日本,已將核融合納入其能源戰略,並加大政策支持力度。隨著聚界潔能等相關企業的技術進展,台灣有機會在全球能源轉型中占據一席之地。
在全球對於碳中和與潔淨能源的需求下,核融合若能盡速實現商業化,將為台灣乃至全球的能源供應帶來革命性的變革,正如科技專家所言,核融合不僅能改變世界運行的方式,還能改變我們對能源的根本認知。