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什麼是「人造太陽」（可控核聚變（融合））─科技與智慧（17）

作者：陳華夫

據媒體2020/12/4日的報導，中國核工業集團（中核）的新一代「人造太陽」裝置—中國環流器二號M裝置（HL-2M），在四川成都實現首次放電，此裝置由20組環向場線圈中心段組件，和中心螺旋管線圈裝配而成，總體重量約90噸，被稱為「人造太陽」，它的成功發電顯示了乾淨能源解決地球暖化、極端氣候危機的曙光。（按：核裂變（nuclear fission）是原子彈以及核電廠的能量來源，如2020/11/27日全球首此反應堆並網成功的「華龍一號」，但核能發電有核廢料污染及排熱廢氣的問題。）

中國所稱的「核聚變」，就是西方所謂的「核融合」（nuclear fusion），在氫的三種同位素1H（氕）、2H（氘）、3H（氚）中，後兩者，氘核與氚核，核聚變（融合）成氦（He），產生巨大的能量，模仿太陽發光發熱原理，所以，可控「核聚變」裝置又被稱為「人造太陽」。下圖顯示氘核與氚核的核聚變（融合）反應示意圖：

（按：SLM（Selective laser melting，選擇性雷射熔化）3D列印技術已用在核聚變（融合）領域，通過對聚變堆核心部件─產氚陶瓷單元─結構的優化，有利於獲取核聚變（融合）反應所需的氚核，見深大80后教授的3D打印创新探索：用于人体骨骼和核聚变？。）

此核聚變（融合）反應所放出的能量，根據愛因斯坦方程 E = m x c (2次方）等於反應中粒子的總靜止質量的減少等值的17.59 MeV。這種核聚變（融合）反應所釋放出的能量比任何化學反應（如「燃料引擎」中爆炸燃燒）大的多。

使用核聚變（融合）技術發電的研究已經進行了60多年，其關鍵在核聚變（融合）反應的控制，最先進的兩種控制方法是磁約束（托卡馬克（Tokamak環形設計）和慣性約束（激光設計）。(見人造太陽: 慣性約束-雷射核融合 )

一項國際核聚變研究和工程重大項目是國際熱核融合實驗反應爐（ITER ，International Thermonuclear Experimental Reactor），它是世界上最大的磁約束等離子體物理實驗，其目標是證明和平利用聚變能的科學和技術可行性，並隨後支持全球核聚變產業，該項目是由七個成員實體資助和運行，歐盟、印度、日本、中華人民共和國、俄羅斯、韓國和美國。歐盟作為ITER設施的主辦方，貢獻的費用有45％左右，其他六方各貢獻約9％。

中國的可控核聚變（融合）需要超高溫、超高密度等條件，採用先進托卡馬克（Tokamak）裝置，及更先進的結構與控制方式。等離子體體積達到中國現有裝置2倍以上，等離子體電流能力提高到2.5兆安培以上，等離子體離子溫度可達到1.5億度，能實現高密度、高比壓、高自舉電流運行。

人類的「人造太陽」夢，始於60年前，45.7 億歲的太陽不斷以核融合釋放光和熱，如今模仿同樣原理的中國環流器二號M裝置（HL-2M）成功發電，召示了乾淨能源紀元的開始，「人造太陽」可能解決地球暖化，極端氣候危機。

氦-3是氦的同位素之一，元素符號為3He。它的原子核由二顆質子和一顆中子所組成。是穩定同位素。其相對豐度是0.000137%。一般相信，月球表面的風化層（表皮土）富含著大量的氦-3。中國嫦娥五號2020/12/17日返回器攜帶2公斤月球樣品在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸，未來中國將可能開發月球氦-3在「人造太陽」的應用。

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