近年來,人工智慧(AI)的迅猛發展引發新一輪的產業革命,然而,AI 產業高耗能的特性卻成為全球關注的焦點;為了解決這一問題,部分人士將目光轉向「核能」發電。核能以其發電的穩定性、碳排放量低、維護成本相對低廉等優勢,成為 AI 產業能源供應的重要選項。
然而,由於核分裂技術過往曾引發數起重大災難,使得許多人對其仍心存疑慮。因此,國際社會投入大量資源,致力於開發更安全、更清潔的「核融合發電」技術,核融合發電具有高能量密度、低事故風險及低輻射汙染等優勢,被視為未來能源發展的重要方向。本集節目特別邀請到國立成功大學太空與電漿科學研究所的所長張博宇教授,以專業角度深入淺出地為我們解說何謂核融合發電,並分享台灣與國際在核融合科學研究上的最新進展。
目前核融合技術主要分為兩大類:「慣性控制融合」(inertial confinement fusion,ICF)與「磁場控制融合」(magnetic confinement fusion,MCF)。「慣性控制融合」的原理是透過高能量的雷射或粒子束,將高密度電漿迅速壓縮至極高的溫度和壓力,使其在極短的時間內發生核融合反應;而「磁場控制融合」則是在反應爐內產生強大的磁場,將高溫電漿束縛在磁力線內,使其長時間維持在高溫高壓的狀態,從而實現核融合反應。
近幾年來,核融合實驗在各方面取得突破,為未來商業運轉帶來了希望,部分科學家將此歸功於 AI 的貢獻。一方面,核融合反應爐的設計極為複雜,傳統的設計和建造方式耗時且風險高,不過有了 AI 技術的引入,科學家便能在設備建造前,通過模擬實驗對反應爐進行精準的預測和優化,有效提高設計效率,亦降低建造風險。另一方面, 電漿的不穩定性是核融合研究中的一大挑戰。過去,科學家只能通過不斷試驗,冒著設備損壞的風險來探索電漿的特性;如今,AI 技術能夠實時監測電漿狀態,並在電漿不穩定時,於早期階段發出預警,幫助科學家及時採取措施,避免實驗失敗,同時也加速了核融合研究的進程。
目前,核融合實驗也取得顯著的進展,各國紛紛加速推進核融合發電的研發進度,並提出具體商轉時程。為積極參與全球核融合研究,台灣不落人後,在國家原子能科技研究院的領導下,我國預計於 2027 年啟動核融合實驗,期盼透過自主研發,逐步追趕國際先進技術,並培養本土相關人才,以因應未來核融合時代來臨時所需的專業人力。
雖然核能仍為部分民眾所疑慮,但核融合反應具備的獨特安全性,卻讓它離商轉愈來愈近。核融合反應的起始條件極為嚴苛,一旦反應條件發生變化,核融合反應便會立即停止,無需介入額外的安全措施,也代表發生核安風險的機率較核分裂發電低了非常多;此外,相較核分裂發電,核融合產生的放射性物質半衰期短,輻射劑量低,且不會產生持續的熱能,並且核廢料的處理難度與醫療級核廢料相當。故根據張教授的介紹我們能知道,核融合反應的安全性遠高於核分裂,應能有效化解民眾對於核能安全的疑慮。
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