【觀點】核融合技術成真!潔淨能源真的要用之不盡了嗎?「人造太陽」是怎麼回事?
【觀點】核融合技術成真!潔淨能源真的要用之不盡了嗎?「人造太陽」是怎麼回事?
2022.12.26 | 能源環保

美國能源部科學家於月初宣佈,在核融合技術方面取得了重大突破,人類將有機會在不遠的將來,使用取之不盡的潔淨能源,能源部長Jennifer Granholm也在記者會上表示這是一個劃時代的成果,並可以促使更多的研究與發現。

在台灣其實也可以發現相關的報導,例如2019年媒體大幅報導,清華大學退休教授楊銀圳在一個小小的實驗室裡,就成功做出了可控的核融合實驗,只可惜這個消息後來被證實是假新聞的成分居多 ,更早還有台東大學的學生陳國益,也號稱在實驗室裡弄出了核融合反應 ,但也不了了之。

核融合到底是什麼,這個被譽為「人造太陽」的東西究竟有什麼神奇之處?

核融合NUCLEAR FUSION
圖/ Lawrence Livermore National Laboratory Twitter

核融合技術原理:為何比核分裂更乾淨、風險可控?

其實人類早就掌握了核融合這門技術,在1953年被當成武器做出的「氫彈」,就是首次在地球上進行的核融合反應,只不過反應過程太劇烈,如果想要應用在一般地能源供應,重點是如何準確的控制釋放能量的過程,而非是透過爆炸。

而所謂的核融合(又稱核聚變),與比較常聽到的「核分裂」不同,後者就是大家習以為常又避之不及的核電廠,主要是利用中子撞擊一顆較重的原子(例如鈾元素),重原子就會分裂成兩科較輕的原子,過程中會釋放出能量; 而核融合的原理剛好反過來,是把兩顆較輕的原子(例如氫)對撞後,強迫他們「黏」在一起,過程中一樣會放出能量,且是核分裂的四倍之多。

至於釋放出能量的來源,兩者皆是來自於反應過程中因原子分裂或融合所減少的質量,也就是愛因斯坦著名的質能互換公式:E = mc2。

核融合Nuclear fusion
圖/ Carlos R. Munoz Twitter

一點點的質量轉變,所產生的能量是極其巨大的,以核電廠裏面的鈾-235分裂為例,1公克的鈾-235完全發生裂變,減少的質量大約為0.09%,也就是0.9毫克,卻可以釋放810億焦耳(J)的能量。

太多單位名詞太抽象嗎?沒關係,我們換算一下若以平均每公斤的煤標準熱值為7000大卡,1大卡約為4180焦耳,則僅僅1公克的鈾-235就相當於燃燒了2.76公噸的標準煤(可提供22500度電),更別說能量釋放率更大的核融合反應了。

至於要解釋核融合,我們可以先稍稍科普一下大家高中物理化學對微觀世界的記憶:世界萬物是由「原子」構成,它由帶負電的電子,帶正電的質子,以及不帶電的中子所組成,質子與中子在核心,電子則在外圍繞圈圈。而在量子力學的尺度下,除了電磁力之外,原子還會具備一種稱為「核力」的力量(放到巨觀的尺度,姑且比喻為星球之間的萬有引力吧),能夠對物質產生作用。

帶相同電位的粒子彼此是會相斥的,所以要強迫兩顆原子強碰在一起,必需讓「核力」大於相斥的電磁力才行。而最佳的原料,首推自然界與宇宙中存量最多的氫原子,如果我們能用極高的溫度與壓力,讓氫或重氫(氫原子的同位素:氘、氚,但在自然界含量較少)碰撞在一起,原理其實就跟太陽產生能量的原理,就可以有源源不絕的能源,這也是為什麼核融合又被譽為「人造太陽」的說法。

再說了,比起核分裂(現行的核電廠),核融合此用氫來反映後的產物也相對「乾淨」,根據其反應公式:「氘+氚→氦+中子」來看,氦氣本身不具危險,雖說釋放出的中子可能會被其他物質吸收,從而導致該物質具備放射性,但也相對微量,跟鈾-235相比,並不會對人體造成顯著的傷害。再加上,即便氚也有放射性,但半衰期只有12年,即便發生洩漏,感覺也還是風險可控的災難。

nuclear
圖/ Pixababy

與商用化的距離有多遠?穩定控制是最大挑戰

既然這麼棒,為什麼始終尚未全面商用化呢?原因就出在要控制穩定的能量釋放,實在是太困難了。要知道,當年的氫彈試爆,也是先引發了「核分裂」,創造出足夠高溫的環境,從而才讓「核融合」能夠發生,並進一步產生連鎖反應放出巨大破壞性的能量。要控制這股力量以細水長流的方式釋放,目前科學界有幾種主流的做法:分別是環磁機、國家點火設施、離子束融合、緲子融合與冷融合,而最今新聞上美國取得的進展,就是勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)所嘗試使用的國家點火設施(National Ignition Facility)。

關於其他幾種控制核融合的方式,本文就不多贅述,感興趣的朋友推薦一本書,由Richard A. Muller所著的《給未來總統的能源課》,裡面詳盡介紹了環磁機、離子束融合、緲子融合與冷融合等機會與挑戰。至於國家點火設施到底點了什麼火?那並不是真的「火」,而是把把190多束超高能量的雷射光,全部衝向一個頂針頭大小,內含氫同位素的容器中,藉此創造出近1億度的高溫環境,讓原子發生融合反應。

核融合Nuclear fusion
研究人員將192束超高能量的雷射光束,發射到含有氘跟氚的微小圓柱容器中,成功誘發核融合反應
圖/ The Verge

眼尖的讀者可能會發現,聚焦雷射光也是相當耗能的行為,你如果用了N+1的能量投入,卻只產生N的能量輸出,那根本是在搞笑,所以上面美國科學界才會大力宣傳,他們這次的實驗結果,在操作的核融合反應中,產生了3.15百萬焦耳(MJ)的能量,大於其雷射所用能量2.05 MJ,也首次達到了所謂的「能量淨增益」。

不過,這個說法有點偷吃步,他僅計算了使用雷射的「直接耗能」,但沒把驅動雷射裝置與整套系統的耗能算進去,如果以all-in的角度納入全部總體投入的能量,其實高達300多MJ,能量轉換率只有1%左右 ,離大規模商業化還有很大的空間需要努力。

這也是Richard A. Muller在「給未來總統的能源課」一書中,就提過一個笑話:核融合是未來的能源,且永遠都會是未來的能源。當然,每次的實驗都會積累前人的經驗與努力,而隨著各國政府與民家加大投入,例如由35國政府集資約220億美元的「國際熱核實驗反應爐」(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITE)等計畫,我們相信在多個幾次「重大突破」之後,人類有機會掌握核融合技術,用於供應大多數人們所需的電力。

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圖/ hrui via Shutterstock

既然巴黎氣候協議定調淨零碳排是永續發展的必要路徑,降低石化燃料與二氧化碳,提升綠能佔比自然是順利成章的事,而現階段的太陽能,風能都有「看天吃飯」的局限性,而免強被歐盟認列為綠能的核能與天然氣,也都有明顯的缺陷,若核融合技術可以成為再生能源的主力,對於潔淨電力的進展絕對是大大加分。

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責任編輯:隋昱嬋、林美欣

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當AI開始幫消費者做決定,品牌怎麼做?iKala Connection Day揭企業轉型解方
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隨著代理式AI(Agentic AI)快速發展,人工智慧的角色也從被動問答的對話工具,轉變為能主動代為執行搜尋的商業介面;兩者根本的差異在於,前者仍須仰賴使用者逐步下達指令,後者則能自主完成任務。當AI代理為人類代勞搜尋、比價、甚至決策等任務,品牌競爭的對象便不再限於消費者,也涵蓋替消費者把關的AI代理。

因此,「Business to Agent」(B2A)成為當代企業必須面對的新命題,為了擁抱嶄新的思路,跨國AI轉型解決方案供應商iKala舉辦第二屆「iKala Connection Day」論壇,以「數據領航:AI時代的真實價值」為題,邀集Google Cloud、Google Ads等產業領袖,一同剖析企業如何從基礎建設走向市場端,搶佔AI先機。

不只SEO,還要GEO!企業如何讓AI認識你

回顧過往科技發展週期,新科技普遍需10至12年才能成熟。iKala共同創辦人暨集團董事長程世嘉引述AMD執行長蘇姿丰的比喻來說,若AI是一場棒球賽,目前僅走到第三局。這意味著,只要企業採用率持續攀升,尚且毋需擔憂AI泡沫化;反之,AI產業可能才正要邁入超級循環。

不過,程世嘉也提出「智慧通膨」的現象,他表示:「各大廠不斷推出新模型,資本支出也不斷提升,但使用成本並沒有因此下降,因為算力供不應求;不過長期來看,成本曲線一定會往下走,未來AI智慧會像水龍頭一樣,打開就有。」

隨著AI逐步普及,使用者尋找資訊的方式也隨之轉變。程世嘉強調,搜尋行為正從關鍵字轉向AI對話與生成式搜尋。企業除經營傳統SEO,更需布局GEO(生成式引擎優化),提高被AI引用與推薦的機會。這波版位重分配與十餘年前SEO興起時無異,及早掌握規則者,才能在新流量分配中卡位。

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iKala共同創辦人暨集團董事長 程世嘉
圖/ 數位時代

迎戰Business-to-Agent,如何搶進AI決策新戰場

要爭取AI時代的流量紅利,關鍵前提在於企業內部的基礎建設是否到位。「現在超過9成的企業都有AI焦慮症,大家都很急著導入AI工具,但背後缺乏整體的策略與架構。」iKala AI服務事業部副總經理Gary Yang認為,AI專案應如培訓新進員工,結合商業策略與數據資產雙向評估,才能真正落地。

「如果沒有穩定的雲端基礎,企業的AI就會是空中樓閣。」他強調,雲端即是企業佈局AI的關鍵基礎建設之一。如多數企業選擇Google Cloud,看重的就是技術護城河、數據主權與總體擁有成本;而iKala推出的企業級AI代理平台iKala Nexus,定位為策略中樞與營運大腦,即立基於此。

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iKala AI服務事業部副總經理Gary Yang
圖/ 數位時代

然而,架構穩固只是起點。Google Workspace銷售總監Murray Chiang指出,全球僅約3%企業成功透過AI達成深度轉型,關鍵就在AI代理能取得多少企業資料與情境。因此,企業級Gemini Enterprise App結合個人級Google Workspace,構成Google所主張的「代理型工作轉型」(Agentic Workplace Transformation,AWT)主軸,讓AI從被動對話框升級為跨系統執行的代理,並恪守數據主權歸屬企業的原則,讓企業級AI能真正發揮效益。

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Google Workspace銷售總監Murray Chiang
圖/ 數位時代

當企業打穩內部地基,外部競爭也才能順勢轉向市場端。「Google Search全球年搜尋量達5兆次,近八成消費者認為AI讓購物決策更快、更有信心。」Google Ads廣告產品行銷資深總監Alvin Tsai指出,「B2A」(Business to Agent)的時代來臨,當AI代理主導決策時,看重的是API串接流暢度與數據結構化程度,企業必須從爭取「被看見」的SEO排名,走向爭取「被推薦」的AI清單,並進一步走向「被選擇」。其中,信任將成為AI時代品牌經營的關鍵。

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Google Ads廣告產品行銷資深總監Alvin Tsai
圖/ 數位時代

從洞察到執行,iKala全方位解方引領品牌佈局

這份信任要能落地,關鍵在於底層數據是否可信。對此,iKala行銷科技事業部總監Donna Hsu提出的IMC整合行銷架構,正是iKala因應Agentic Commerce時代所提出的整體解決方案。

面對高度碎片化的行銷環境,品牌需要建立的,是一套能從市場洞察延伸至全通路執行、並持續優化的整合行銷系統。Ontix即時掌握消費者社群聲量與市場趨勢,代表品牌對人的理解;Kuroma則從AI搜尋視角,分析品牌在生成式搜尋中的能見度與引用表現,代表對AI的理解;兩者合力,讓品牌同時掌握人類與AI代理的決策脈絡。再透過Kolr行銷數據平台,將洞察轉化為具體行銷執行,使每一次決策都能以數據驅動、持續優化,協助品牌在AI時代建立長期競爭優勢。

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iKala行銷科技事業部總監Donna Hsu
圖/ 數位時代

最後,在論壇壓軸的高峰對談中,程世嘉強調,當前正是典範轉移的關鍵時機,如同過往率先布局SEO的業者得以享有紅利;他認為,這同樣是企業重生的契機,提早深耕者將在此波轉型中佔得先機。尤其,AI轉型已非單機運作所能達成,企業應優先建立基礎建設與治理架構;當自身能力有限,也須慎選合作夥伴、借助外部資源,並在安全可信任的前提下,實現共同成長。

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