在地球上製造小型太陽？《國家地理》雜誌11月：核融合追求無限能源的偉大夢想

文／《國家地理》雜誌中文版總編輯李永適

等待核融合能源實現之前

如果有一種能源技術，能源轉換過程沒有碳排放，原料取之不盡，產生的放射性很低，也不會造成空氣汙染與酸雨，更不會發生如核分裂的連鎖反應造成失控，或被轉而用於製造大規模殺傷性武器，那是不是非常美好呢？

這種技術就是核融合。它確實有上述的種種好處，然而目前為止，離實際應用仍有一定距離。我們在本期雜誌裡報導了核融合技術的最新進展，以及圍繞著這種可能是未來最佳的能源解決方案的種種爭議。

隨著全球氣候變遷的挑戰愈來愈嚴峻，現代科技對能源的需求日益加劇，我們也就不得不加速對低碳能源的探索。發展低碳的再生能源是全球都應該鼓勵與重視的課題，然而就如臺灣近年在綠能道路上發生的各種跌跌撞撞，我們發現各種能源方案都有其局限性與副作用。

目前採用較普遍的綠能方案，包括風電與光電，不僅效率低、成本高，同時對環境也可能產生破壞與壓力。發展綠能本是為了降低碳排放，如果在過程中破壞了具備儲碳能力的碳匯如森林與綠地，則更是得不償失。

目前科學家已經能夠成功產生核融合，但是代價頗高而且無法持久，距離能夠成功產生能量，樂觀的估計仍需要十餘年。

在此同時，全球升溫益加嚴重，2024 年底全球均溫較工業化之前的溫度已升高攝氏1.62 度，超過了原本科學家設定的臨界值1.5度。氣候變遷所造成的影響有些已不可逆轉，例如科學家估計，即使現在完全停止溫室氣體排放，海平面的上升仍將持續至本世紀末之後；又如海水溫度一旦升高，造成氣候系統的變化，極端天氣頻率與強度的增加也將持續相當時間。

以目前全球的進度來看，2050 年淨零碳排的目標幾乎可確定難以達成，核融合技術雖然看來美好，但我們很難坐等這項技術的實現來解決或減緩現今已經發生的問題。眼前的難題需要所有人以冷靜客觀的態度來面對，如果流於情緒之爭，即使核融合技術在今日實現，我們也未必能將之用於化解危機。

試閱內容：

追尋無限能源幕後的浩大故事

大約46億年前，太陽由一團雲霧形成。這團雲霧基本上只有一種成分，就是宇宙中最基本也最豐沛的元素：氫。重力把這團雲霧揉成一個旋轉的大球，並且不斷擠壓，使它的密度和溫度急遽升高，最後核心溫度到達攝氏1500萬度。

在這樣的溫度和壓力下，氫原子彼此撞擊後電子脫離，形成帶電與中性粒子混合的物質型態，稱為電漿。電漿是物質在固態、液態和氣態之外的第四種狀態。在地球上，除了閃電和霓虹燈之外，電漿相當罕見，但它在太陽系質量中占比超過99%，其中大部分在太陽裡劇烈翻騰。在太陽電漿中的各處，四個氫原子會經過一連串步驟結合起來，形成氦原子，每個瞬間都會發生好幾兆次。氦的融合點高得多，所以平靜地漂浮在翻攪的太陽中，像個堅固的救生艇，在攝氏1500萬度的高溫中輕鬆維持原狀，而且太陽中的氫綽綽有餘，能在接下來的50億年繼續生成氦。

每次核融合反應中都還會發生另一個過程。一個氦原子比四個氫原子略輕一點，因此會有少許剩餘物質以高能量的形式釋放出來，穿過電漿，逐漸到達太陽表面，最後進入太空。其中一小部分朝著地球而來，為我們帶來光和熱。

太陽的威力十分強大。它每秒鐘製造的總能量可充分供應整個地球數十萬年，而且一顆恆星能做到這一點似乎是輕而易舉，讓人也不禁躍躍欲試。我們有沒有可能在地球上製造小型太陽，運用它產生的能量？如果真的能如此，理論上我們就能擁有幾乎永不枯竭、而且潔淨又經濟的能源，它不排放二氧化碳，甚至可能遏止全球暖化和環境崩壞，這樣一來世界就真的得救了。聽起來似乎不大可能，但相關計畫早已經在法國南部一片廣闊的建築工地展開。在這裡，無論是嚴謹的科學研究，還是對人類合作的需求，都前所未有且難以預料，邁向美好未來的夢想也可望在眼前實現。

這個人造恆星稱為ITER，是「國際熱核實驗反應爐」的縮寫，也是拉丁文「道路」的意思。這片占地42公頃的工作園區地勢相當平坦，從地中海朝內陸方向車程約一小時，周圍有許多松樹林和葡萄園，往地平線看去都是些崎嶇的山丘。

每個工作日，都有超過2000人來到這個園區，有物理學家也有焊接工人，晚上也有較小的團隊挑燈夜戰。ITER的正式人員來自33個國家，這些國家的人數占全世界人口的一半，而參與建造ITER的工作人員涵蓋了90個國家。各種文化背景的人通力合作，建造這具獨特的機器。在園區中央，最顯眼的是一棟沒有窗戶的混凝土建築，像一座聳立的火山。(全文未完)

●文章授權轉載自《國家地理》雜誌第288期：核融合，未經同意，請勿轉載。

雜誌簡介
《國家地理雜誌》於1888年成立的美國國家地理學會，是以「增進並普及地理知識」為宗旨的非營利組織。學會的「研究與探索委員會」贊助過的計劃，已超過一萬件，以促進人類對大地、海洋與天空的知識。而《國家地理雜誌》自1888年創刊以來，以精采絕倫的攝影、謹慎真實的文字、精密準確的地圖與生動創意的插圖，獲得全球數千萬讀者的肯定。
《國家地理雜誌》於公元兩千年獲得美國雜誌出版最高榮譽─美國雜誌編輯學會之艾力獎，證明這份歷史悠久的刊物，仍是全球雜誌出版的標竿。