※ 引述《Emerson158 (红豆 X 八嘎 X 乌鲁赛)》之铭言:
: 大家都知道,目前商转的核电厂都是使用核分裂,核融合只存在例如 神鬼至"尊!" 之类的
: 电影中
: but! 动漫神奇的地方就是,像钢弹这样的作品也能空想出超小型核融合炉这种黑科技,
: 虽然多参了一个"米诺夫斯基例子"来协助,去圆它的运作原理
: 连种钢都只有设定中子干扰器跟反中子干扰器,中子干扰调节器等等 还是围绕在核分裂
: 那么,核融合比核分裂,发电运用要难上几倍呢?
你好 小弟目前在国际核融合能源研究中心当廉价劳工
就让我试着回答这个问题吧 :)
我们研究所全名是 International Fusion Energy Research Center (IFERC)
这是ITER计画中的一个子计画,
用意是打造一个能够支援法国ITER远端实验、承接ITER的商用示范炉开发
以及协助各参与成员国自家实验炉研发的研究中枢。
由于ITER这个阶段性目标已经达成、
现阶段我们将目标放在获取候选材料在建设商用示范炉中所必须的实验数据
这些数据将用来制定实际建厂以及运转时所需要的工程规范
核融合炉目前的挑战之一在于装承高温电浆的真空容器、偏滤器(divertor)
以及让燃料达成自给自足的breeding module和相关组件的使用寿命
尤其是前两者,由于会直接和高温电浆接触所以难度是最高的。
候选材料如低放射化钢、钨、铜铬锆等合金都尚未能完全满足模拟结果所需要的条件
从历史来看、这些候选材料都是从1980年代就开始研发、
目前才改良到可以应用于ITER的程度。
是的,模拟是模拟但工程是另一个议题,所以改良之路还相当漫长
由于是专门为了核融合所特化的材料因此没有前例可循
至于breeding module部分,概念上是利用电浆中的中子撞击铍和锂等以倍增氘氚
铍化合物和锂化合物小球又会填充在真空容器当中
所以挑战在于和低放射化钢的相容性、以及如何把氘氚取出来的工程问题
这部分的开发计画统称为Testing Blanket Module (TBM)计画
这边所规划的实验蓝图是2030到2040年
这是核融合炉独一无二的设计所以难度无法量化 XDD
至于如何应用核融合反应所产生的热能
其实还是回归到烧开水这条路、差别只是在如何把热能传递到水这边而已。
欧盟选择铅铋冷却而日本选择了轻水冷却,也有国家选择融盐。
这边的发电系统和现行的压水式炉子很接近 (就是台湾核三厂的设计)
铅铋、融盐炉的概念设计早在70年代的美国跟欧盟都有研究过惹
所以难度相对没那么高
下一个挑战是能量净输出,也就是最常听到的Q值
(定义为 系统输出能量/输入能量 的比例)
ITER的目标是Q>10、而商用示范炉目前的定义是Q>20
ITER目前正在拼2025年前完工并且点火
希望这些资讯对你有帮助 :)