核能｜麻省理工創造核融合技術商業化新起點，挑戰能源發展極限

2024年12月19日（優分析產業數據中心）

Commonwealth Fusion Systems (CFS)，一家由麻省理工學院分拆成立的私人公司，近日宣布了一項雄心勃勃的計劃，準備在美國維吉尼亞州建設全球首座商用核融合發電廠。

目標在2030年代初期投入運行。這項計劃若能成功，將可能徹底改變全球能源格局。

技術與應用挑戰

核融合不同於現有的核分裂技術，後者雖然高效但會產生長期放射性廢料。核融合通過將兩個輕原子核融合為一個新原子核釋放能量，幾乎不會產生大量長期放射性廢料。

※圖表顯示了2023年全球核融合發電產業的主要目標市場排名，其中發電是首要目標，佔據主導地位，其他領域如工業用熱、離網電源和氫能等也顯示出一定的市場潛力。這反映出核融合技術在多元應用場景中的廣泛前景。

這種技術被認為是未來環保、高效且幾乎無限的能源解決方案。然而，要讓核融合技術實現商業化，還需解決許多技術難題。

例如，如何讓材料在高溫和中子轟擊下保持穩定，並有效將核融合產生的熱量轉化為渦輪動力以發電。此外，核融合反應的穩定性也是一大挑戰。

🔺核融合：是一種通過將輕原子核（如氘和氚）融合為重原子核來釋放能量的反應，也是太陽和恆星的能量來源。
核融合最大的優勢在於其環保性，反應過程不排放二氧化碳，副產品是無害的氦氣，與當前的核分裂技術相比，不會產生長期放射性廢料。
此外，核融合所需的燃料資源極為豐富，氘可以從水中提取，幾乎不會面臨枯竭問題，同時其能量密度極高，少量燃料便能提供巨大能量。

項目進展與未來規劃

CFS自2018年以來已籌集了20億美元，主要用於示範項目和技術開發。該公司的投資者包括義大利能源公司ENI、新加坡主權財富基金Temasek，以及挪威能源公司Equinor。

且CFS計劃於明年開始申請地方、州和聯邦層級的許可，並預計於2026年完成位於麻省的示範項目SPARC的等離子體生成。等離子體是核融合反應所需的超高溫電離態物質，也是實現核融合能量輸出的關鍵一步。

位於維吉尼亞州Chesterfield郡的核融合發電廠將命名為ARC，計劃裝機容量達400兆瓦，足以滿足約15萬戶家庭的電力需求。

去年，美國核能監管委員會通過了將核融合從核分裂的監管中分離的規則，為核融合技術創新提供了更多靈活性。

不過，近期有內部員工對此表示擔憂，指出核融合設施可能使用大量冷卻水，並可能洩漏放射性同位素氚（Tritium）。CFS則表示，其在麻省的設施正積極研究氚的管理技術，並認為這些質疑是正常的技術審查過程。

結論與未來展望

CFS的核融合發電廠計劃代表了能源行業的一大突破。相比於目前依賴化石燃料的能源結構，核融合有潛力成為下一代能源技術的核心支柱。

然而，核融合的商業化仍需要克服技術、資金與監管多方面的挑戰。

首先，如何持續穩定地實現核融合反應仍是當前最大的技術難題之一。

其次，涉及冷卻水使用及氚管理的環境問題需要進一步的解決方案。

此外，項目需要吸引更多的資金支持來推進技術創新和基礎設施建設。

如果CFS能成功應對這些挑戰，其計劃將不僅改變美國的能源結構，也可能成為全球核融合商業化的範例。這將促使更多國家與企業投入核融合技術的研究與開發，進一步推動全球能源轉型。

隨著技術的不斷進步，許多國家和公司正加速對核融合技術的研究與投入，例如歐洲的ITER項目、美國的Commonwealth Fusion Systems等都在推動核融合走向現實。

CFS的計劃是一個重要的里程碑，為未來核融合技術的發展提供了實踐經驗與可能性。若這一技術能廣泛應用，將在本世紀的能源版圖上留下深刻的印記。