核能觀感兩極化

早前朋友談起對核聚變反應堆退役後的處理，知道原子能管理必須作出風險評估。起初不知道，全球最早投入運行的核聚變反應堆Joint European Torus（JET）原來位於牛津郡Culham，由歐洲多國近600名研究員共同合作，於1983年開始試驗，在 2023 年底停止運行之前的絕唱中，擁有 40 年歷史的歐洲聯合環面 （JET） 打破了自己在聚變反應堆中產生的最大能量記錄。該設施使用強大的磁鐵捕獲氫同位素電離氣體並將其加熱直至原子核融合在一起，並在該年 10 月 3 日的一項實驗中在 5.2 秒的爆發中產生了 69 兆焦耳的能量。根據本年 2 月 8 日《新科學家》的一份報告，核聚變反應堆運行時，暫時是太陽系最熱點，達到1.5億°C。

該反應堆之前的記錄是 2021 年持續 5 秒的反應，產生59兆焦耳的熱能.但在 2023 年底的最終測試中，它超過了這一目標，維持了 5.2 秒的反應，同時僅使用 69 毫克燃料，輸出量也達到了 0.2 兆焦耳。這次爆炸足以短暫為 12,000 戶家庭供電，僅消耗了 0.2 毫克燃料，打破了 JET 自己在 2021 年創下的 59 兆焦耳的記錄。

JET 是世界上同類聚變反應堆中最大的，直到去年被日歐 JT-60SA 超越。但它的反應從未超過「盈虧平衡點」的 67%，即能量輸出超過輸入的點。法國正在建設的巨型反應堆 ITER 有望取得這一突破，但最早要到 2030 年代末才會發生。英國原子能管理局的米哈伊爾·馬斯洛夫（Mikhail Maslov）在2月8日的新聞發佈會上表示，這相當於12.5兆瓦的電力輸出，足以為12,000戶家庭供電。

今天的核電站依賴於裂變反應，原子被粉碎以釋放能量和更小的粒子。融合相反，將較小的顆粒擠壓在一起形成較大的原子。聚變可以產生更多的能量，而不會產生裂變產生的放射性廢物，但我們還沒有一種實用的方法來在發電廠中利用這一過程。

JET 在等離子體中將氘和氚原子（氫的兩種穩定同位素）鍛造成氦，同時還釋放出大量能量。這與為我們的太陽提供動力的反應相同。這是一種被稱為托卡馬克的聚變反應堆，它使用電磁鐵環包含甜甜圈形狀的等離子體。

去年 10 月，科學家們在 JET 上進行了最後一次氘氚燃料實驗，其他實驗一直持續到 12 月。但這台機器現在已經永久關閉，並將在未來 最少16 年內退役。

胡安·馬修斯英國曼徹斯特大學表示，JET 將在拆除過程中揭示許多秘密，例如反應堆的襯裡如何因與等離子體接觸而變質，以及有價值的氚（每克價值約 30,000 英鎊）嵌入機器中並可以回收。這將是未來研究和商業反應堆的重要資訊。「很高興它有點成果，」馬修斯說。「它有一段崇高的歷史。它已經服完時間了，他們也會在退役期間從中榨取更多資訊。所以這沒什麼好難過的；這是一件值得慶祝的事情。」

法國的國際熱核聚變實驗堆 （ITER） 比 JET 的更大、更現代的替代品即將完工其首次實驗將於 2025 年開始。ITER建設專案副負責人蒂姆·盧斯（Tim Luce）在新聞發佈會上表示，ITER將把能源輸出擴大到500兆瓦，甚至可能達到700兆瓦。

「這些就是我通常所說的發電廠規模，」他說。「它們處於發電設施所需水準的低端。此外，我們需要將高聚變功率和增益的時間尺度延長到至少 300 秒，但在能量生產方面可能長達一個小時。因此，JET 所做的正是我們在 ITER 項目中必須做的事情的比例模型。」

另一個採用相同設計的反應堆，韓國超導托卡馬克高級研究 （KSTAR） 裝置，最近設法維持了在超過 1 億°C 的溫度下反應 30 秒。

世界各地也正在尋求其他方法來創建工作聚變反應堆，例如加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火設施。這用極其強大的鐳射轟擊燃料艙，這一過程稱為慣性約束聚變，並成功釋放幾乎是投入其中能量的兩倍。

英國聚變反應堆去年正式關閉，但仍要經過近20年的拆除和回收工程，每個階段都要向政府財政部呈上實際準確的開支預算和時間表，並以世界其他國家為借鑑，確保核廢料不會污染環境，再把工業用地重新復原。

「退役並更改用途」是漫漫長路，許多大型退役項目還未完成，超時超支的例子居多，而且跟別人談起Nuclear一字，總會遇到極端反應，很易觸動神經，找資料找幫忙較困難。上月在倫敦參加能源法的研討會，英國核退役管理局Nuclear Restoration Services首席法律顧問、核保險公司總監，還有巴黎White & Case律師行的核電專家3人，表現出支持核能發電的態度，說出核電在各國的發展前景，尤其小型模組化反應爐（Small Modular Reactor, SMR）將會愈來愈普及。她們原本志在交流意見，不為意鬆懈地笑了起來，席間有一名曾在日本居住8年的英國律師，親眼目睹福島事故，斥責說：「你們把核電形容為安全，抹去核洩漏對這個漂亮的國家帶來災難性後果，還敢輕蔑地笑？」

其實大家把安全視為必然，例如JET並非用核裂變fission而是用核聚變過程fusion，不會留下數千年的放射性廢物，但它是世界上為數不多、使用大量氚Tritium的實驗地點，要移除所有設備以至瓷磚都受嚴格規管。有機會的話，我倒想去參觀一下。