〈全球沸騰現轉機〉國際積極研發核融合發電，開啟淨能新契機以緩解氣候危機

壹、全球海陸飆高溫增加海氣熱量及濕度，導致全球各地極端氣候事件頻傳

世界氣象組織(WMO)表示，2023年全球平均氣溫已比工業革命之前（1850～1900年）高出1.45℃；非營利研究機構「伯克萊地球」（Berkeley Earth）估算值則為1.54℃。2023年11月WMO發布報告指出，二氧化碳、甲烷及一氧化二氮等3種主要吸熱溫室氣體的濃度，於2022年創下有記錄以來的新高記錄，2024年1月12日世界氣象組織新任秘書長索羅(Celeste Saulou)說：「氣候變遷正在惡化…而且這無疑是人類活動造成。」2024年6月美國緬因州已追平歷史最高溫記錄，印度新德里氣溫首度連續37天達到或超過40°C，造成多達192名街友死亡；沙烏地阿拉伯正值麥加朝聖，氣溫飆破50°C，2024年6月17日更測得51.8°C高溫，朝聖者逾千人熱死。根據美國氣候中心（Climate Central）的氣候遞移指數CSI（Climate Shift Index），指在特定區域氣候變遷改變每日溫度的頻率，也就是此溫度在氣候變遷下出現的頻率是原來的幾倍。CSI總共分成11級，從+5到-5，正值代表此溫度出現的頻率變高，反之負值就代表這種溫度越來越少出現，當CSI在3以上表示明顯受到氣候變遷影響。Climate Central分析全球200多個國家和4,700多個城市，針對日均溫的變化發現，2023年7月有65億人口至少經歷了1天CSI等級3以上的高溫，其中有1/2的人經歷10天以上CSI等級3以上的高溫日，每天至少有20億人都感受到氣候變遷的影響；而極端高溫的高峰則出現在2023年7月10日，當天全球有35億人在炎熱天氣下工作及生活。《CNN》也指出，由於氣溫飆升導致海平面上升，美國已有1,300萬原先居住於低窪地區的人被迫搬家。而阿根廷2024年3月部分地區的平均氣溫較往常高出10℃，4月時亞洲也有許地區打破當地的高溫記錄。NASA指出，將升溫限制在1.5℃，可以讓全球至少4.2億人免於暴露在極端熱浪中。

人類大量使用化石燃料，使得地球暖化情況嚴重，海水變得更暖，熱帶氣旋「貝羅」（Beryl）於2024年6月29日威力增強，成為大西洋颶風季第一個命名颶風，6月史上唯一4級颶風登陸加勒比海地區。過去大西洋通常在8月左右因累積足夠熱能才會發展出颶風系統，美國颶風科學家柯西（Jim Kossin）就表示「貝羅之所以在6月就出現，是因為它以為現在是9月」。科學家發現，貝羅行經海域的水溫，較平時溫度29℃高1～2℃。

貳、核分裂電廠可產生無碳排能量，惟廢棄物放射性千年不會消失

尋求緩解全球暖化甚至全球沸騰與極端氣候災難解方，已成為人類近年積極探討之重要議題，人類從1930年代開始有「核分裂」的知識，並應用到原子彈及核能發電，目前全球各核電廠發電即以鈾製成的核燃料，在反應爐內進行核分裂釋放大量熱能以產生蒸汽推動發電機發電，全球現約10%電力來自核電，雖幾無碳排，可是產生放射性廢棄物恐千年都不會消失。核能的安全性和環境風險一直是爭議的焦點，自1986年蘇聯車諾比核電站發生世界上最嚴重的核安事故後，關於核廢料處理的抗議聲就不絕於耳。1997年台電曾經與北韓簽訂協議，要把台電的低放射性核廢料送往北韓平山做最終處置，雙方甚至簽約，北韓還為此投入大筆金錢、人力，還加挖2條坑道，中國國台辦則就此事件發表聲明，說台電的這個行為是台獨行為，且破壞中朝關係；但隨後又說，願意為台電做這批核廢料的最終處置。因此至少在1997年初，中國應該是有個不能透露的地方做核廢料處理場，能隔絕地下水與地震。2010年11月，中國核工業集團與法國阿海琺公司簽署協議，在甘肅建設一座年處理規模達到800噸的乏燃料後處理基地，從此運往甘肅的核廢料，不僅來自中國國內的核電站，還很有可能來自周邊國家，但回收技術是否成熟成為專家擔憂之處。台電與北韓之協議沒簽成，北韓委請台灣籍律師，在2023年3月4日向台電求償3億元。

受過放射線照射或被使用過的核燃料，已無法繼續維持核反應稱乏燃料，仍含有大量的放射性元素，如果不妥善處理，會嚴重影響環境與接觸人的健康。處理乏燃料主要不是怕污染地下水源，而是怕其中的鈾遇水會產生核分裂反應，若地震導致廢料太集中還會產生臨界反應，也就是說當反應率已等於零時但在超臨界狀態下，反應率仍會大於零，為避免危險所以必須要隔絕地下水和地震！常常在網路上看到青藏高原自然美景，彷彿人世間最後不受污染的淨土，殊不知中國政府早已在這些地方地底下隨意埋藏核廢料污染當地，曾有朋友勸導去西藏時要謹慎，因為他目睹身邊的同事到西藏作研究，回來之後年紀輕輕就得很奇怪的病。高階核廢料本應該都是以永久處理為前題，在珠海地方的輻射值高，因為核能發電的核廢料外包給廠商，就被埋在附近農田底下。有醫生回憶說他以前在西寧跟診的時候確實見到一些得癌症或尿毒症一類絕症的藏族人，他們連漢語都說不好，該醫生當時還不理解，以為只是醫療資源太差導致的，但通常藏族人身體是比漢族人更強壯的。

核廢料依放射量的高低，可分為低階核廢料與高階核廢料，且有不同程度的處置方式。 高階核廢料就是核電廠發電用過的核燃料棒，在用完之後需要在反應爐內的燃料池冷卻靜置10年，之後再移往乾貯場存放40年持續降溫，最後再移到最終處置場，等待十萬年到百萬年讓輻射減弱至安全背景值。低階核廢料為被輻射污染的衣服、工具、建築體及土石等。一般會經過焚化、壓縮等方式，混入水泥固化等處理後，移至貯存場存放，最後移至最終處置場，等待數百年時間讓輻射減弱至安全背景值。

截至2024年1月底，台灣已製造出19,000多束高放射性廢棄物、210,000萬桶低放射性廢棄物，至今2種核廢料都未有處理場。根據巴塞爾公約、倫敦公約及倫敦議定書等，都要求用過核子燃料最終處置責任必須當事國承擔。也就是說，台灣的核廢料還是得在台灣處理。台灣燃料棒冷卻池爆滿、乾式貯存場沒有啟用，核廢料最終處置場選址卡關、缺乏法源且依據目前科技尚無法解決核廢料。全球目前總共有437座核電機組分佈在31個國家中，累積的高階核廢料已超過35萬噸。根據國際原子能總署估計，自民生用核電廠出現以來，一共產生約37萬公噸重金屬的「用過核子燃料」，其中約有12萬公噸已經過再處理，目前全世界約有25萬噸的大量高放射性用過燃料棒，分散在全球14個國家之中，大多數用過燃料棒都就地放置在反應爐廠區內的冷卻池。實際上乏燃料會貽禍數萬年，甚至數千萬年。物質的「半衰期」指的是物質衰變成另一同位素，且濃度降到50%所需時間。例如鈾等高階核廢料，千年後再衰變後的同位素其放射性仍然對人體有害！要徹底完全衰變成低劑量且自然界普遍存在的天然鈾(U235)或貧乏鈾(U238)需要花上數億年。如果西藏的核廢料流入黃河或長江，接著流入大海，那全世界都逃不過核汙染。中國輻射背景值超高，幾年前當時的說法都說是遠古遺留或蚩尤皇帝大戰，甚至說6,300萬前外星大戰，實際上中國的水質已經受核污染，將貽禍數萬年，甚至數千萬年，近十年來中國很多胎兒沒有胎心，被迫中止妊娠生產。

参、核融合「人造太陽」不產生長久存在的核廢棄物，也不排放溫室氣體

1950年代初期研究氫彈時發現，利用重氫或氫的同位素（氘、氚）的核融合反應亦能釋放龐大能量進行殺傷破壞，之後人類開始研究用於民生目的的受控熱核融合。原子核帶正電，同性互斥，同為正電子會阻礙原子核的結合。核融合技術需使用幾乎上億度高溫，讓氫或重氫的原子核變成電漿狀態，使相斥的原子核互相依附在一起，等同於做出一顆太陽，相關技術也是核融合發電最難克服的技術之一。核融合既不產生長久存在的廢棄物，也不會有二氧化碳和其它溫室氣體，且可用氫等常見元素透過原子融合，產生近乎無限的能量。現稱核融合反應所產生的能量與維持反應器電漿體穩態的輸入裝置能量之比為Q值，核融合如要有效益，Q值起碼需大於1。各國研究核融合，以蘇聯科學家建成「托克馬克」磁環裝置最為人熟知，1968年就展示了受控核融合的成果。1990年美、中及日等35國組成團隊，在法國投資建置高達140億美元的國際熱核實驗反應器ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor），重達23,000噸的磁環，預計2025年才能取得初步結果。

美國能源部轄下的勞倫斯利佛莫爾國家實驗室LLNL（Lawrence Livermore National Laboratory）打造國家點火裝置NIF（National Ignition Facility），透過超高能量雷射光束集中在一個目標燃料上，造成核融合釋放出能量。2022年12月LLNL宣布核融合的Q值首度大於1，達1.5，締造能源科技里程碑。2023年8月6日LLNL第二度表示，雷射光束向目標發射2.05兆焦耳能量後，可產生3.15兆焦耳能量輸出，短暫達成所謂核融合點火。換句話說，核融合產出能量，比驅動雷射光耗能更多。美國能源部稱這是「數十年來重大科學突破，將為國防進展和未來乾淨能源鋪平道路」。由於核融合反應極度不穩定，成為開發核融合的一大瓶頸之一，2024年2月普林斯頓大學的科學家，利用過去核融合實驗數據訓練AI模型，能夠提前300毫秒預測潛在的、會使核融合反應中斷的電漿撕裂，讓科學家有足夠時間進行干預，延長核融合反應時間。該研究結果已在多個「托克馬克」核融合反應爐中成功重現。惟核融合反應要成為足以商業運轉的發電方式，仍有許多瓶頸等待突破。

肆、華人團隊研發小型核融合系統，朝走入家庭發電

1980年代華人劉宇環先生創辦亞洲第一家風險投資公司，進入創投界後，迅速攫取大眾目光，是公認的亞洲創投界先鋒「創投教父」，在邁入21世紀時他即前進歐洲，積極參與達沃斯(Davos)世界經濟論壇(World Economic Forum，WEF)，看到歐洲對環保、永續性產業的執著，投資方向也開始著重於循環經濟、電動車及清潔能源等產業，至於外界認為發展仍在早期的核融合，卻是他近年最關注的重點之一。他與台美兩地專家另闢蹊徑共同成立的聚界潔能國際公司（Alpha Ring International），以電子催化方式加速核融合反應，開發類似桌上型電腦主機之小型核融合系統，於2021年8月在台美實驗室就已達到Q值大於1的成果，目前更能連續運轉超過2小時，惟其評估Q值至少要達到3以上才有商業價值，屆時才會跨入發電市場，幫助全人類找到核融合的新能源解方。2023年2月23日《寰宇情懷－創投教父劉宇環的卓越人生》新書發表，劉宇環提到將為台灣尋找下個護國神山的深刻觀察。

結論

2015年12月12日聯合國氣候峰會通過巴黎氣候協議，期望能共同遏阻全球暖化趨勢，各國承諾要將地球增溫限制在相較工業化前的2℃內，最好是1.5℃，眼看目前即將超過1.5℃的轉捩點，未來洪水、乾旱、野火或糧食短缺的情況將更為加劇。2024年6月29日大西洋形成6月史上唯一4級颶風貝羅，過去大西洋通常在8月左右因累積足夠熱能才會發展出颶風系統，美國颶風科學家柯西表示「貝羅之所以在6月就出現，是因為它以為現在是9月」！提醒世人必須為減緩地球暖化盡快採取有效行動。

科學家過去100年一直努力在地球上發展核融合技術，未來如果能將零碳排放的核融合技術提升至商業規模，可望有效幫助減緩全球沸騰引起的極端氣候災難。邁向2050淨零排放，全球急於尋找替代燃煤石化的潔淨能源，對「核融合」更寄予厚望。美國核融合產業協會（Fusion Industry Association，FIA）調查，已獲投資的核融合新創公司從2022年的33家增加到2023年的43家，遍及十多個國家。這個被喻為「人造太陽」的新科技，何時能商轉實現核融合目標並不容易，但已經有各式各樣的技術發展中，都希望核融合反應中能實現淨能量增益，最後讓新科技應用到日常生活中。核融合是太陽核心內的一種反應，它將原子結合起來產生能量，但在實現永續能源的核融合路上充滿諸多阻礙，包括必須產生比驅動反應器所需能量更多的能量、開發確保反應器耐受性的建築材料、確保反應器無雜質並將燃料強制其中等等難題。如今普林斯頓離子物理實驗室（Princeton Plasma Physics Laboratory，PPPL ）研究人員已開發出新AI模型，能夠預測並計算出如何避免等離子變得不穩定，並防止等離子逃脫強磁場將其強制在甜甜圈狀反應堆內的控制等。核融合近期得以加速突破難題，主要乃歸因AI技術成熟，讓控制核融合的難度變低，且利用龐大的實驗數據找出最佳的核融合方式。

作者張泉湧/歷任飛航總臺主任氣象員、民航局組長及多所大學兼任副教授，著有網路《全球沸騰張泉湧專欄》及《圖解全球暖化之危機與轉機》、《全球氣候變遷─危機與轉機》與《圖解大氣科學》第三版等書