「地球上的太陽」大突破!德國核融合反應器證實可行

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。
評論
評論
Photo Credit: Nature Communication
▲磁面上的力線實驗觀測  Photo Credit: Nature Communication

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。

ed energy from 176 lasers which is directed at a target located inside the sphere, thus reproducing nuclear fusion under temperature conditions some 100 times higher than those found at the centre of the sun. REUTERS/Regis Duvignau (FRANCE - Tags: ENERGY SCI TECH) - RTR2GRXH
REUTERS/Regis Duvignau

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。

▲氦電漿,Photo Credit: MPI
▲氫電漿,Photo Credit: MPI

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。

▲氦電漿,Photo Credit: MPI

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。

 

源於於幾何數學,指空間內,在連續變化(如拉伸或彎曲,但不包括撕開或黏合)下維持不變的性質。

連續三年展出獲業界佳評肯定,亞洲工業 4.0 暨智慧製造系列展 8 月 24 日至 27 日盛大登場

國內規模最大的「Intelligent Asia 亞洲工業 4.0 暨智慧製造系列展」將於 8 月 24 日至 27 日在台北南港展覽館一、二館隆重登場,九大工業主題的專區展出與論壇活動組成歷屆之最的龐大陣容。
評論
Photo Credit:展昭國際
評論

近年來,全球製造業者面臨供應鏈的多重挑戰。台灣因為良好的製造基礎,結合 AI、5G 等科技的導入,不斷往「亞洲高階製造中心」的目標邁進,搶占全球供應鏈的核心地位。國內規模最大的智慧製造展覽會「Intelligent Asia 亞洲工業 4.0 暨智慧製造系列展」連續三年成功實體展出,獲得業界的高度評價與肯定。今年展會將於 8 月 24 日(三)至 27 日(六)在台北南港展覽館一、二館隆重登場,結合自動化、機器人、物流、冷鏈科技、模具、3D 列印、雷射、流體傳動及機械要素等九大工業主題,匯集 1200 多家參展廠商、使用超過 4000 個攤位,龐大陣容為歷屆之最。

自動化展與機器人展延續往年氣勢,匯集國內關鍵零組件領導品牌、整廠自動化解決方案供應商,以及來自德國、日本、瑞士等國多家知名外商公司展出工業電腦、工控系統、關鍵零組件、機械手臂、自動化軟體、先進廠房設備、量測與檢測儀器、雲端大數據、AI應用、無人化搬運裝置及加工機具等項目,充分展現製造業對於人機協作、系統串聯及虛實整合的發展趨勢與市場需求。

「服務型機器人專區」為另一亮點,上市公司與指標性 AMR 業者展出最新應用,專門應對遠端作業及無人化的新常態,可視爲後疫情時代崛起之新商機。除了自動化與機器人展之外,同期活動還有「2022 TAIROA 國際論壇」邀請友嘉集團總裁朱志洋、勤誠興業董事長陳美琪、中鼎集團永續長何麗嫺等,業界具有高敏銳度經營管理者,分享如何運用韌性供應鏈與綠色生產轉型,讓企業保有永續經營的關鍵競爭力。

Photo Credit:展昭國際

模具展及 3D 列印展聚焦產品開發端的製程相關技術,協助國內業者從 OEM 轉型為 ODM 的角色,展出項目包含模具加工、檢測、設計技術,以及積層製造設備、耗材、建模軟體、掃描與代客服務。模具開發能力是商品化的關鍵,業者推動軟體模擬創造數位分身並達到 T0 量產,大幅縮短產品上市時程,積極面對客製化及多樣化需求的考驗;3D 列印技術除了速度快及成本低的打樣優勢之外,在材料端創新不斷,技術與設備更往精緻化、穩定化及工業化的目標發展,未來應用商機將是潛力無窮。

AI 與 IoT 同樣也正在改變物流的作業模式,物流暨物聯網展與冷鏈科技展本屆展出亮點涵蓋箱式倉儲機器人、自主移動機器人、無人堆高機、四向穿梭車保管系統、自然冷媒制冷機組、智慧緩衝氣墊機、智慧型三溫層車廂、智慧運輸系統、冷熱智取櫃、三輪電動機車、智慧包裝設備、高速自動分揀機等,透過科技降低人力仰賴,並解決業者在倉儲空間及分揀效率上的痛點,進而減少固定成本。展覽期間舉辦「智慧物流論壇」,四天共舉辦 30 個場次,邀請智慧科技與數位轉型的代表人物,分享產業技術與經驗,議題從元宇宙、冷鏈科技、物流地產、物流科技到新零售等趨勢。

雷射展除了有光學、板金、五金等產業公協會及廠商共襄盛舉,更獲歐美日國際大廠連續支持,足見光製造技術在產業扮演關鍵角色。展期舉辦的論壇暨產品發表會,邀請市占領導品牌演講,內容涵蓋半導體雷射、國產雷射源、精密光學、汽車工業、Micro LED 及板金加工等範疇,展現光製造跨域應用的廣泛可能性。

兩年一度流體傳動展展出自動化設備高品質精密零組件,為企業產能打下穩固根基,也以「智能控制與綠色未來」爲主題推出論壇與技術研討會,邀請專家學者一同深入對談流體傳動、風力發電、淨零碳排等技術發展及未來商機展望。

Photo Credit:展昭國際

主辦單位展昭公司表示,今年展覽集中各產業具密切關係的供應鏈,並兼顧專業交流活動,提供業界一站滿足、由上而下完整的採購思維與人際交流,飽覽創新技術與前瞻趨勢,精彩可期。目前已開放免費預登參觀,建議事先完成登記以利參觀。

本文章內容由「展昭國際」提供,經關鍵評論網媒體集團廣編企劃編審。