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花 7 年升級改造 英國重啟 MAST 核聚變反應堆 有望成新一代核能設計基石

2020/11/2 — 16:53

MAST 模型(圖片來源:UKAEAofficial Youtube 截圖 )

MAST 模型(圖片來源:UKAEAofficial Youtube 截圖 )

英國的巨型安培球形托卡馬克核聚變反應堆 (MAST) ,經 7 年時間的升級改造,於上周四 (29/10) 重啟。這個耗資 5,500 萬英鎊(折合約 5.52 億港元)的裝置,是未來所有核聚變反應堆技術最為重要的試驗平台,並可能為能源生產新設計提供基石。

核聚變是將較輕的元素融合成較重,並在期間釋出能量,太陽以及宇宙其他恆星都以此方法釋放熱與光等能量,被視為生產無盡潔淨能源的方法。不過,在地球製造核聚變,必須要將氣體加熱至極端溫度,才可將該元素變成離子體 (plasma) 。

托卡馬克擁有冬甩形狀的容器,當中包含氫同位素的超高溫離子化氣體,或等離子體,這些等離子體均受強大的磁體約束,並被微波和粒子束加熱,而 MAST 是標準托卡馬克的變異體,形狀更像一個帶芯的蘋果,而非冬甩形狀。

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MAST 團隊認為,與標準冬甩形托卡馬克相比,帶芯蘋果形狀可為旋轉等離子體提供更大的穩定性,但與傳統設計相比,其功效仍未完全摸清。 MAST 於 1999 年已開始對該設計進行大規模測試,現已能夠提升額外加熱功率,增加從等離子體中吸收熱量的新技術,升級改善反應堆。

美國普林斯頓等離子體物理實驗室的一項類似計劃「國家球形圓環實驗 (NSTX) 」,曾同樣得到相似的升級,但 NSTX 在 2016 年重啟後不久,發生了磁鐵故障,目前正在重建。

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如果 MAST 這次升級顯示效能大幅提升,英國將繼續推進建造球形托卡馬克示範發電廠的計劃。去年,團隊已開始利用政府的 2.2 億英鎊資金,參考 MAST 的升級經驗,設計能源生產用的球形托卡馬克,並希望能在 2040 年測試新一代的托卡馬克。

來源:
Science, United Kingdom lights up its unusual fusion reactor, 30 October 2020

文/Alan Chiu

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