拆題教室：中國「人造太陽」刷新紀錄
【明報專訊】■新聞撮要
2025年1月20日，全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)在安徽合肥創造新世界紀錄，首次完成1億℃、1066秒「高質量燃燒」，標誌中國核聚變能源研究從基礎科學向工程實踐踏出重要一步，對人類加快實現核聚變發電具重要意義。
中國近年積極研究「可控核聚變」技術，中核集團核工業西南物理研究院新一代「人造太陽」中國環流三號，是中國自主設計研製的可控核聚變大科學裝置，2025年3月首次實現原子核溫度1.17億℃、電子溫度1.6億℃，是內地首次實現原子核溫度超過1億℃的可重複放電，標誌着中國核聚變裝置運行的綜合水平穩居世界前列。
中國環流三號是中國目前設計參數最高、規模最大的核聚變大科學裝置。從上世紀80年代開始的中國環流一號，到本世紀初的中國環流二號，再到2020年的中國環流三號，中國一直探索開發利用核聚變能源。
核聚變能源是近年國際能源專家關注的發展方向。中國工程院院士、中核集團總工程師羅琦認為，核聚變可能是解決能源問題的終極辦法之一，也是人們公認理想的清潔能源。
核聚變技術被視為解決能源危機和全球暖化的良方，全球多國亦因此積極發展核聚變技術。太陽以核聚變持續產生巨大能量，故人類嘗試利用核聚變原理產能的研究被稱為「人造太陽」。核聚變理論的重點在於兩個較輕的原子核結合成一個較重的原子核，並釋放巨大能量。
目前採取的核能和核武技術，都是建立於相反的「核裂變」原理——即利用較重原子核分裂成較輕的原子核。對比起核裂變，核聚變在產能過程中不會造成碳排放，更不會製造高輻射和半衰期長的核廢料，理論上小量氫燃料即可產生大量能源。
中國聯同歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度等逾30國參與「國際熱核聚變實驗堆」(ITER)項目，在法國南部建造核聚變反應堆，被視為全球最大的「人造太陽」。參與研發的中核集團核工業西南物理研究院2021年11月宣布完成該反應堆首件「增強熱負荷(EHF)第一壁」零件。增強熱負荷第一壁直接面對芯部1億℃高溫等離子體，是ITER最關鍵的堆芯部件。
至於英國，原子能管理局旗下卡勒姆(Culham)核聚變能源中心的「兆安培球形托卡馬克升級版」(MAST Upgrade)儀器，在2020年10月核聚變實驗中製造出等離子體，用強力磁場把帶電粒子鎖於容器內，使之聚合和放電長達5秒。同樣位於卡勒姆、建於1980年代的「歐洲聯合環狀反應堆」(JET)在2021年12月的試驗中維持了5秒可控核聚變反應，產生59兆焦耳(megajoules)能量。
多名美國矽谷富豪亦頻頻推介核能，包括Tesla和SpaceX創辦人馬斯克及蓋茨，後者更與亞馬遜創辦人貝索斯等投資在研發核聚變的私人企業。
■拆題思考
資料
【1】中國環流三號是中國目前設計參數最高、規模最大的核聚變大科學裝置。
相關主題
近年國家在高新科技取得的成就
綜合國力的提升
模擬試題
參考資料，解釋中國自主設計及研究「可控核聚變」技術可能帶來的兩項好處。(4分)
【2】核聚變可能是解決能源問題的終極辦法之一，也是公認理想的清潔能源。
綜合國力的提升
可持續發展
「核聚變技術有助解決能源危機和全球暖化。」資料如何支持這項說法？解釋你的答案。(4分)
【3】中國聯同歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國和印度等逾30國參與「國際熱核聚變實驗堆」(ITER)項目。
參與國際事務
可持續發展
參考資料及就你所知，使用核聚變技術提供能源，可能面對的兩項挑戰。(4分)
「各國必須加強合作才能解決氣候變化危機。」參考資料及就你所知，解釋這項說法。(6分)
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