🌏從AI數據中心到全人類用電,2030年開始核融合發電⚡將實現人類夢想的終極能源🗾

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核融合發電,作為「終極能源」,是實現人類長久以來追求的「全人類的夢想」的下一代希望。這項創新的技術試圖在地面上重現太陽發光的原理,其潛藏的力量不可估量。
在全球開發競爭加劇之際,日本正在推進多種方式(螺旋型、雷射等),目標是在 2030 年代進行發電驗證。這項技術旨在消除能源焦慮,實現無論何時何地任何人都能自由使用能源的未來的現實。接下來,我們將深入探討並清晰地解釋日本現在所追求的未來。

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I. 何謂核融合發電:在地面上重現太陽原理的技術
核融合發電是一種利用太陽發光相同原理,產生能量的技術。

1. 機制(與核分裂的差異) 當前的核能發電(核分裂)是通過「分裂」鈾或鈽等重原子來獲取能量;而核融合發電則利用將氘等輕原子核「結合」(融合)時產生的能量。為了引發這種反應,需要將原子置於稱為電漿的數億度超高溫狀態。

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2. 驚人的能源效率 核融合最大的魅力在於其高密度和高效率。

  • 1500 萬倍的功率: 據稱,與目前火力發電使用的燃料(如石油或天然氣)以相同重量進行比較時,核融合燃料能產生約 1500 萬倍的能量。
  • 一湯匙可產生 8 噸: 只需一湯匙的核融合燃料,就能產生相當於約 8 噸石油油輪的能量。
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3. 燃料與廢棄物的優點 核融合的燃料主要是易於取得的物質,如海水內蘊藏無窮的重水素(氘),以及三重水素(氚,Tritium)等。此外,發電時幾乎不排放二氧化碳,只排放氦氣。它不會產生當前核分裂發電所面臨的長期高階放射性廢棄物問題,且所產生的輻射也被認為是低強度的。

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II. 邁向實用化的現實性:從夢想能源到商業化
核融合過去曾在科幻小說和漫畫的世界中被描述為「夢想的能源」,但現在技術上的課題已明確,並且克服它們的可能性已經確立,使其成為一個現實的存在。

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1. 技術進展與多樣化的方式 核融合反應本身已經在實驗室中發生。目前正在進行開發,以使其能夠穩定持續,並可用於商業層級。包括日本在內,世界正以多種方式展開開發競爭。

  • 螺旋型方式(Helical): 由源自國立核融合科學研究所的新創公司「Helical Fusion」等正在推動。
  • 雷射核融合方式: 通過連續向燃料照射大功率雷射來引發核融合反應。新創公司「Ex-Fusion」與浜松 Photonics 合作,成功進行了連續一小時向直徑 1 毫米模擬燃料照射雷射的實驗,邁向實用化的一大步。
  • 托卡馬克方式(Tokamak): 主要在國際合作專案 ITER 計劃等中採用的方式。

日本修訂後的國家戰略中,納入了促進挑戰托卡馬克、螺旋型、雷射等多樣化方式的方針。

2. 安全性的確保 核融合發電被認為比核分裂發電具有更高的安全性。即使萬一遭到蓄意破壞而釋放放射性物質,預計也能將危害控制在場地外居民無需撤離的程度。然而,鑑於其本質是能源技術,無論採用何種方式,必須在實施控制與對策後才能確保其安全性。因此,包括廢棄物處理在內的風險管理也正與開發同步推進。

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III. 日本的國家戰略:目標是在 2030 年代進行驗證
日本正在制定和修訂戰略,以利用其在核融合技術方面的優勢,爭取領先世界實現實用化。

1. 國家戰略的制定 2023 年 4 月,日本制定了首個國家戰略,即「融合能源創新戰略」。此外,政府在 2025 年 6 月 4 日決定了修訂版。

2. 2030 年代的發電驗證 這項修訂後的戰略明確提出了一個崇高目標:將原先預計在 2050 年左右的發電驗證時期提前,以達成「領先世界的 2030 年代發電驗證」。國內的核融合新創公司也正推進計畫,目標是在 2030 年代、2040 年之前展示發電成果。

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3. 強化產學官合作 在日本,為了培育核融合產業,於 2024 年 3 月成立了融合能源產業協議會(J-Fusion)。目前有 92 家公司參與,正在推進國際標準化、供應鏈建構、智慧財產權應對等商業化措施。政府預定以內閣府為指揮塔,協同文部科學省(研究開發)和經濟產業省(能源政策),共同制定實現發電驗證的藍圖。

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IV. 國際競爭與未來:邁向不再擔憂能源的世界
核融合開發已成為一項全球性的國策,激烈的國際競爭正在展開。

1. 全球競爭與合作 自 2021 年左右起,美國和英國制定了戰略,德國也制定了國家戰略等,各國正在大規模支持此項發展。特別是在歐美,存在約 50 家核融合相關的新創公司,其中一部分已成為獨角獸企業(企業價值超過 700 億日圓)。在 G7 國家之間,由於資料中心和 AI 電力消耗量的增加,從能源安全保障的角度來看,推動核融合的必要性正在提高。因此,設立國際工作組等協調行動也隨之出現。

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2. 終極的未來願景 核融合發電的未來,已不再是科幻的領域,它正作為一個現實的存在,其社會實踐已迫在眉睫。日本為了在這場國際開發競爭中掌握主導權,提前了發電驗證的時期,明確提出了「領先世界的 2030 年代發電驗證」這一國家目標。國內的新創企業也抱持著雄心壯志,目標是在 2040 年之前展示發電成果,或在 2030 年代開始供電。

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當這個「全人類的夢想」實現,核融合技術開發成功之時,將不再需要擔心燃料成本或資源分佈不均的問題。預期將進入一個「世界上任何地方的人都能大量使用能源的時代」,以及「終極而言,不太需要擔心能源有無」的「超凡終極世界」。核融合的成功,被譽為「掌握 21 世紀後的世界能量供給権」,將成為全球能源安全保障方面決定性的變革(Game Change)。

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