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一文看懂/郭董,你搞錯了!「核融合」不是「核分裂」

太報

更新於 2023年05月03日12:45 • 發布於 2023年05月03日09:09 • 吳馥馨
鴻海創辦人郭台銘拋出新式「核融合」電廠,大小只有傳統電廠十分之一,未來可在每縣市興建安全核電廠,形成「一縣市、一核電廠」。陳品佑攝

鴻海創辦人郭台銘5月1日表示,要在高雄半屏山蓋核電廠,5月2日便為此向「高雄市民道歉」,不該「指名道姓」點名半屏山。但仍主張新式「核融合」電廠,大小只有傳統電廠十分之一,未來可在每縣市興建安全核電廠,形成「一縣市、一核電廠」。

「可是,郭董,你好像搞錯了!」清大工程與糸統科學系教授葉宗洸表示,「核分裂」與「核融合」雖然都可以產生能量用於發電,但兩者「產出的方式」,與「採行的技術」,卻是完全不同。

而傳統的大型核電廠,與最新技術的微型、小型反應器(Small Modular Reactor, SMR),採用的是「核分裂」技術。

重點一、「核融合」不等於「核分裂」

葉宗洸表示,傳統核能發電,是採取核分裂技術,利用鈾235的分裂反應產出能量。

而「核融合」技術與「核分裂」不同。郭董口中的「核融合」技術,是例用氫的同位素,氘(音同刀)與氚(音同川),而且必須在非常高溫的環境下,例如像太陽的溫度1000度C以上,才能讓氘和氚這二個同位素的原子核融合在一起,融合反應過程中會釋放能量,再以能量進行發電。

所以「核融合」與傳統「核分裂」在反應過程,雖然都會產出能量,但產出的方式不同,採取的技術也不同。

重點二、「核融合」還有瓶頸待突破

而且,核融合技術目前還有一個難以突破的天大瓶頸尚未突破。

葉宗洸說,由於氘與氚必須在極高溫的環境下,才能進行融合反應,因此要先提供能量去創造高溫環境。但目前融合反應發生後所創造出能量,通常都低於維持如此高溫環境所提供的能量。

也就是「Q值」,當「輸出能量」大於「輸入能量」,亦即是Q值大於1,核融合的能量才能拿來發電。若Q值一直小於1,就不可能拿來發電了。

葉宗洸表示,目前全球進展,最快的可能是美國雷射核融合技術,Q值終於大於1了,Q值來到了1.5;可惜的是,這個突破只存在不到1秒鐘;距離真正拿來發電,可能還要很久,他預估,起碼要等十年,短期幾年內都不可能。

一表看懂 核分裂vs.核融合

一表看懂「核分裂vs.核融合」

微型、小型核電站技術領先於「核融合」

相對於核融合發電恐怕要等數十年後才有機會突破,葉宗洸認為,微型、小型反應器(Small Modular Reactor, SMR)的發展較快,而且沒有傳統核電廠爐心熔毀的爆炸風險,他更推崇。

葉宗洸也說,除了SMR以外,還有一種功率更迷你的微型反應器(Micro Modular Reactor, MMR),可以提供車載移動使用,甚至部署在社區,成為智慧電網的最後一塊拼圖。

SMR發展迄今已逾十年,最初構想是將傳統大型核電機組縮小,透過較低功率設計,提高安全性,並且以模組化來滿足不同功率需求。

由於SMR降低單一反應器運轉功率,當爐心冷卻功能喪失時,可藉由物理性自然熱交換冷卻,避免爐心熔毀的意外發生。

而且SMR具有八大優勢,分別是建置成本低、環境衝擊小、方便偏鄉供電、可模組化疊加、施工耗時短、管制機關審查時間短、具備本質性安全度、民眾接受度較高。

此外,SMR每次更換燃料棒可運轉五年,不似傳統核電廠每運轉18個月,就要更換。因此非常適合用在小區域供電,例如科學園區、偏鄉、離島等地。

不過,SMR也有一個核電都揮之不去的問題,就是核廢料的處置。但葉宗洸認為,相較於核廢料問題,台灣民眾會更在意核能安全,SMR的核安會優於傳統核電廠。

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