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【NEWS】港助研人造太陽 供無盡零碳能源應對氣候變化 國家十五五規劃推動工程化產業化 深圳列新經濟增長點

周三公布的《香港第一個五年規劃》之目標是對接國家「十五五」規劃綱要,一河之隔的深圳巿委早在今年五月公布《深圳市國民經濟和社會發展第十五個五年規劃》。國家銳意在「十五五」規劃期間推動通稱為「人造太陽」的可控核聚變技術轉向工程化與產業化。深圳市委在其十五五規劃提及推動核聚變能源成為新的經濟增長點。另一方面,香港的科學家亦有參與核聚變反應爐材料的研發。

「建立未來產業投入增長和風險分擔機制,推動第六代移動通信、生物制造、具身智能、光載信息、細胞與基因、腦機接口、氫能和核聚變能、量子科技等成為新的經濟增長點。」有關段落摘自《深圳市國民經濟和社會發展第十五個五年規劃綱要》。

內地一直積極研發國產核聚變能,去年十月外交部發布,中國「人造太陽」預計於2027年竣工,有望成為人類歷史上首個實現聚變發電的裝置。至今年六月,據央視新聞報道,中國兩款自主研製的核聚變堆超導磁體完成技術驗收和滿工況參數測試,分別為全球最大聚變堆環向場超導磁體、緊湊型聚變裝置高溫超導中心螺管線圈。

在 2026 年的《政府工作報告》中,官方首次提出了「新興支柱產業」這一概念,主要涵蓋集成電路、航空航天、生物醫藥、低空經濟等。國家發展改革委其後提到:「現在的未來產業,可能就是明天的新興支柱產業。」 而在國家「十五五」規劃綱要中,核聚變能被列入未來產業重點方向之一。

核聚變
核聚變的過程 (圖:天文台網頁)

港科學家研反應爐物料 助突破可控核聚變商業化瓶頸

香港雖然沒有核聚變反應爐可作研究,但香港針對核聚變反應爐材料的研發中,尤其是城大及理大多位學者扮演重要角色。這些香港學者有關新一代高溫超導體及耐輻射結構材料的研究,通常會與中國科學院的相關項目密切合作,將香港的材料科研成果直接輸出到國家與國際的重大核能工程中。

香港天文台在上月發表了一篇名為《淺談核衰變、核裂變、核聚變所釋放的輻射》的文章,指出核聚變是兩個或多個原子核合併成一個較重原子核的過程。這個過程一般釋放非常多能量,這些能量也是以γ射線或中子的形式放出。太陽及其他恆星的能量來源正是核聚變。

核聚變和核裂變的其中一個關鍵相異在於,核聚變通常不會像核裂變那樣產生大量長期有放射性的產物,因此其長期放射性風險一般較低。不過,因為原子核都帶正電荷,會互相排斥,要令核聚變發生,通常需要極高的溫度及適當的約束條件。科學家正努力研究如何穩定地控制核聚變,並嘗試將其發展為一種更潔淨的能源。「人造太陽」是可控核聚變(核融合)實驗裝置的通俗稱呼,因為它的原理與太陽發光發熱相同,旨在為人類提供清潔且近乎無限的終極能源。

歐洲聯合環形加速器﹙圖片來源:EFDA-JET﹚
歐洲聯合環形加速器為核聚變反應堆,曾於90年代成功產出16兆瓦能量,維持數秒。﹙圖片來源:EFDA-JET﹚

核聚變商業化發電 助遏制全球氣候變遷

核聚變反應的燃料主要從海水中提取(如氘),過程中不產生二氧化碳等溫室氣體。若能實現商業化發電,將大幅降低全球碳排放,遏制全球氣候變遷。一升海水的聚變能量相當於300升汽油,幾乎不產生強放射性核廢料,也沒有碳排放。地球海洋中蘊藏約45萬億噸氘,按人類目前能耗速度可維持幾十億年,相當於取之不盡用之不竭的能源。

天文台一篇早在2010年發布的文章《核聚變科技在21世紀的應用?》就指出,近年面對全球暖化問題,科學家正努力開拓新的能源技術以減少使用化石燃料。核聚變是一理想選擇,因它提供潔淨的能源,不排放二氧化碳及不產生長壽命的核廢料。

總括而言,核衰變、核裂變和核聚變雖然都涉及原子核的變化,但三者在發生過程、輻射釋放及實際應用上均有明顯分別。核衰變多屬自然發生的過程;核裂變已被應用於核能發電;核聚變則仍屬未來能源研究的方向。