「地球上的太陽」大突破！德國核融合反應器證實可行

德國的大型核融合裝置初步測試有效。去年年底，德國首度啟用了一座 大型核融合仿星器（stellarator），並且成功容納一顆旋轉的高溫氦電漿球。不過重點在於，這台機器是否按照計劃一般運作？因為如果有一天真的要用這台機器做核融合反應爐時，機器的運轉過程是否正常，可就相當重要。而現在，他們得到了肯定的答案。

根據 EurekAlert 的報導，美國能源部門（Department of Energy，DOE）普林斯頓電漿物理實驗室（Princeton Plasma Physics Laboratory ，PPPL）的物理學家 Sam Lazerson 加入德國科學家的團隊，上週證實德國 Wendelstein 7-X (W7-X) 核融合裝置能產生與其設計相應的高品質、扭曲的 3D 磁場。

這項發現於 11/30 發表在 Nature Communications 期刊，裡面提到誤差在 1/100000 以下，也代表未來將仿星器應用到核融合反應爐的可行性大大提升。集結德國普朗克協會及美國 DOE 實驗室、奧本大學及麻省理工學院、威斯康辛派迪遜大學、Xanthos Technologies 等機構協力打造的 W7-X，是現今最複雜的仿星器。

就我們所知，不論是在類似架構的核融合裝置，或是磁場 拓墣學 來說，這樣的準確度史無前例。

研究人員在 Nature Communications 期刊 文章 中的結論提到，這次的核融合裝置精確度之高，前所未見。「超強磁場」乍聽之下不怎麼吸引人，但這在核融合反應上相當關鍵，因為反應產生的一大團熱電漿就是要靠磁場來限制住。

夢幻能源核融合：製造一顆小型太陽

根據 Science Alert，核融合是備受矚目的乾淨能源之一，與現在核能發電所應用的核分裂不同，核融合是在攝氏 1 億的極高溫下運行，產生能量的原理就如同太陽等恆星一樣，效率極高又不會產生如核分裂一般的放射性廢棄物，可望像太陽一樣產生近乎人類取之不盡的能源。然而核融合反應條件嚴苛，科學家已經努力超過 60 年，目前距離核融合發電的目標還遙遙無期。

不過現在世界各地已有許多科學家在嘗試打造穩定的核融合反應裝置， W7-X 可說是最有希望的一個，仿星器架構用扭曲後變成 3D 的磁場取代托馬克反應器 2D 的磁場。一般常見的托馬克核融合反應器，需要靠電流來幫忙控制電漿，而仿星器的磁場讓它不需要額外電流輔助，因此也更加穩定。

但以上都僅止於理論，儘管 W7-X 去年 12 月成功控制氦電漿，今年 2 月成功控制難度更高的氫電漿，卻始終無法確定這是不是磁場正常運作的結果。為了精確地測量磁場，普朗克協會和 DOE 的研究人員發射一條電子束穿越磁場，並用螢光棒讓這些沿著磁場產生的線條發光，產生了如同首圖般的線條，證實了磁場運作符合預期。

核融合發電可行，但輸入能源仍大於輸出

然而 W7-X 本身並不打算用來發電，而是用來證實核融合的操作方法可行。這項計劃於 2019 年就會使用氘，也就是真正的核融合發電原料來測試，到時候投入的能源將會比產生的能源還多。這個問題還有待日後其他的仿星器來改進。

儘管核融合發電不知何時才能成功，不過目前法國的托馬克反應器 ITER，和德國的仿星器 W7-X 都能成功控制住電漿，讓它有足夠時間來進行核融合反應。現在就是等著看這兩種機器，到底哪種最後會脫穎而出，成功讓輸出能源大於輸入能源，並進一步應用於發電了。