「核融合」是由兩顆或以上的原子核，結合成較重的新原子核。Unsplash by Braňo
邁向2050淨零排放，全球急於尋求替代燃煤石化的潔淨能源，也對「核融合」寄予厚望。這個被喻為「人造太陽」「能源聖杯」的新科技，是否有突破式進展？何時能商轉落地？
被喻為「人造太陽」的核融合，將是人類的能源救星？
在所有潔淨能源中，當屬核融合最受關注。與目前核電廠的「核分裂」原理相反，「核融合」是由兩顆或以上的原子核，結合成較重的新原子核。這種核能反應曾被《時代雜誌》稱譽為「能源聖杯」，將是一種乾淨安全的終極能源解方。另一方面，核融合較無核災風險，輻射廢料大減、趨近於零，也被稱作「潔淨能源」。
然而，核融合過程中，需要不斷輸入能量以維持反應，所以實驗過程中，很難取得「輸出能量」大於「輸入能量」的結果，也就是「淨能量增益率」（即所謂的Q值）大於1。
因此，各國不斷大撒幣，興建工廠、實驗室、發電設施，或是投資具有技術的新創公司，就是希望搶得核融合科技成果、奠定商轉基礎，並卡位潔淨能源的巨大商機。
根據彭博情報（Bloomberg Intelligence）預估，核融合的市場產值上看40兆美元；市調機構麥肯錫（McKinsey）也粗估，核融合科技一旦突破，產值將呈指數型成長，2035年到2050年，有機會飆破1兆美元。
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各國加碼研發，美國最積極
生成核融合的方法，目前有「磁場約束」「雷射約束」兩種，都是把電漿加熱到上億度，才能產生核反應，但做出來的成果非常有限。反應器為了包覆極高溫，體積必須大如高樓，成本堪稱天價。
事實上，各國1950年代就開始研究核融合，以蘇聯科學家建成「托克馬克（Tokamak）」磁場約束裝置最為人熟知。美、中、日等35個國家組成的財團現在也沿用這項技術，在法國投資建置成本高達140億美元的「ITER（國際熱核實驗反應器）」。
只不過，ITER從規畫到動土興建，已進行近30年，計畫進度落後，預算加碼幅度已超過10億美元，相關實驗預計2025年才能取得初步結果。
在這場核融合的軍備競賽中，美國堪稱最積極。和ITER使用磁場約束裝置不同，美國能源部轄下的「勞倫斯利佛莫爾國家實驗室（LLNL）」採用雷射生成的慣性約束裝置，並打造「國家點火裝置（NIF）」，成功透過雷射噴發少量核燃料，進而促成核融合，證實無須像ITER一樣建造重達2萬3000噸的磁環，就能取得潔淨能源。
2022年底，LLNL大動作宣布核融合的Q值首度大於1、達1.5，締造能源科技里程碑。美國氣候特使柯瑞（John Kerry）也在11月底舉行的第28屆全球氣候峰會（COP28），宣布世界第一個「核融合商業化國際策略」，可望引領全球能源業界邁入核融合時代。
核融合新創大增，連奧特曼都搶進
乘著這股核融合浪潮，近年也有許多新創團隊逐漸嶄露頭角，並吸引創投基金群起注資。
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家增加到今年的43家，遍及十多個國家。
其中，全球第一家完成核融合設備電漿溫度達一億度「Helion Energy」就成為媒體焦點，因為大金主就是開發ChatGPT一炮而紅的Open AI共同創辦人奧特曼（Sam Altman）。奧特曼為Helion豪擲超過3.8億美元，更說自己最大的投資不是AI，而是Helion。
Helion正著手開發第七代核融合反應器「Polaris（北極星）」，預計2024年完工，還要在2028年興建一座50MW（千瓩）以上發電量的核融合電廠，約可供應5萬戶美國家庭一年的用電量，就連微軟都計畫向Helion購買電力。
此外，以麻省理工學院（MIT）開發技術為基底的美國新創公司CFS（Commonwealth Fusion Systems），也喊出2025年完成號稱全世界第一台商業化的核融合設備「SPARC」，更發下豪語，2030年完成第一座商業化核融合發電廠「ARC」。
而在中國，一群從美國史丹佛大學、普林斯頓大學返國的專家，帶回關鍵知識與技術，聯合本土科研人員，共同創立「能量奇點」，由電動車廠「蔚來」擔任領投。2022年2月的首輪募資就取得近四億元人民幣。蔚來的腳步沒有停歇，今年5月再度聯手安徽省能源集團，投資另一家核融合新創公司「Neo Fusion」。
嗅到商機的還有微軟創辦人蓋茲（Bill Gates）、亞馬遜創辦人貝佐斯（Jeff Bezos）、矽谷「風投教父」蒂爾（Peter Thiel）等人，這些億萬富豪及科技巨擘都已進行投資，認定核融合的商業化潛力近在咫尺。
面對各國的公、私資金重兵壓陣，台灣似也搶占了一席之地，關鍵角色是美商中經合集團投資的新創公司「聚界潔能」（Alpha Ring），其獨有技術已讓核融合的輸出能量穩定大於輸入能量，至今取得或審核中的專利達60多項。
這些成果讓主要投資方、中經合集團董事長暨聚界潔能執行長劉宇環大聲宣告：「2024年，核融合商轉要起飛了！」
獨有電位差技術，免高溫就能核融合
場景來到內湖科學園區一座外觀平凡的商辦大樓，約10坪的實驗室內，聚界潔能採用氫、硼兩種元素，而非一般的氘、氚元素，在自製的反應器上通電，啟動了核融合。
尺寸比擬一台小型微波爐的反應器內，溫度直達1000多度，正極與負極之間生成導電通道而產生電位差，多個電子位能高峰與低谷，同時加速質子反應並克服原子核的庫倫排斥力，產生核融合。
「速度快、資金少、模組小是我們的三大優勢。」聚界潔能營運長黃國興說明，其他核融合公司或實驗計畫得花費至少10年、動輒百億美元，更要找到數個足球場規模的土地，才能興建反應器。相較之下，聚界節能自2015年創立，八年來靠著各界投資的2900萬美元，自行研發反應器的製造成本約1萬美元、每次實驗只需1000美元，就做出成果；而且反應器等各項設備放在桌上就能作動，避免一般核融合研究的成本負擔。
最重要的是，聚界節能的核融合淨能量增益比的Q值已經穩定大於1，「我們是世界唯一。」黃國興說得自信。
據悉，聚界節能在2023年10月的實驗中，Q值穩定大於1的時間，能達數小時。
接下來，聚界節能規劃從「專業教育」與「綠色蒸氣（Green Steam）」開始商業化，再進一步深入社區、家庭。
桌上型反應器，培育未來人才
劉宇環提出空前的「EESG（Educational ESG）」的概念，意思是，聚界潔能自行開發教學型的桌上型核融合反應器，預計販售予全世界的大專院校相關科系。
聚界潔能副董事長朱永光呼應劉宇環的說法，表示學生接觸核融合，通常都是教科書的理論，如果沒有操作，很難融會貫通。所以聚界潔能將相關設備與實驗經驗，研發為一套教育系統，除了成為公司第一個商用產品，也會在今年的COP28展出，與來自世界各地的領袖與專業人士交流。
至於核融合反應器生成的綠色蒸氣，聚界潔能已和台灣某大廠簽訂協議，先使用於宿舍的熱水器、餐廳的加熱設備等，反應器逐漸加大，還可以取代工廠的化學燃料。
聚界潔能推估，現在一個反應器生產100公斤的綠色蒸氣，可以發電1kW，2024年底做到40kW，2025年更能高達80kW。
商業化的同時，聚界潔能持續拓展規模，公司目前在全球擁有三座實驗室，分別位於美國加州的蒙特雷（Monterey）、加迪納（Cardena）以及台灣內湖科學園區；接下來，聚界潔能將在台南沙崙綠能科技示範園區興建第四座辦公室，成為打造「核融合生態系」的起點，更要建構下一座護國神山產業。
分散在世界各地的核融合研發能量即將落實商業化，不僅驅動新興產業的爆炸性發展，取得這個能源聖杯後，極力減碳的我們，與「淨零」的距離或許只剩一步之遙。