談到核能發電，大家一定先想到發生許多核災難的核能發電廠。核能發電被視為綠色發電的相反極端，其產生的核廢料，是引起許多爭議的問題，因為核電廠運行產生的放射性廢物。是目前人類無法處理的。這是目前主流的核裂變（或稱核分裂）發電 Nuclear Fission 的缺點。
然而，還有另外一種形式的核能發電，是被稱為「人工太陽」的核聚變發電 Nuclear Fusion，不但不會產生高放射性、長衰變期的核廢物，而且發電的效能更是像開掛般的提升。
什麼是核聚變呢？
核聚變是兩個輕原子核結合成一個較重的原子核並釋放出巨大能量的過程。
核聚變反應發生在一種被稱為等離子體的物質狀態中，一種由正離子和自由移動的電子組成的高溫帶電氣體，具有不同於固體、液體或氣體的獨特性質。
太陽和其他所有的恆星都是由這種反應所驅動的。為了在太陽中實現聚變，原子核需要在大約1000萬攝氏度的極高溫度下相互碰撞。高溫為它們提供了足夠的能量，以克服相互之間的電排斥力。一旦原子核進入彼此非常接近的範圍，它們之間的核吸引力將超過電排斥力，從而使它們能夠實現聚變。要做到這一點，眾多原子核必須被約束在一個小空間內，以增加碰撞的機會。在太陽中，其巨大的引力所產生的極端壓力為核聚變創造了條件。
為什麼科學家們要研究核聚變能源？
自從20世紀30年代我們理解核聚變理論以來，科學家，以及越來越多的工程師，一直在尋求重新創造和利用核聚變的機會。這是因為如果核聚變能夠以工業規模在地球上複製，它可以提供幾乎無限的清潔、安全和負擔得起的能源，以滿足世界的需求。
核聚變每公斤燃料可以產生比核裂變（用於核電廠）多四倍的能量，比燃燒石油或煤炭多近四百萬倍的能量。
大多數正在開發的聚變反應堆概念，使用氘和氚的混合物——含有額外中子的氫原子。理論上，只要有幾克這些反應物，就可以產生一萬億焦耳的能量，這大約是一個發達國家裡一個人60年所需的能量。
- 氘 (deuterium) 唸 ㄉㄠ dāo
- 氚 (tritium) 唸 ㄔㄨㄢ chuān
聚變燃料很豐富，也很容易獲得：氘可以從海水中廉價提取，而氚則可以利用聚變產生的中子與豐富的天然鋰反應產生。這些燃料供應可持續數百萬年之久。未來的聚變反應堆在本質上也是安全的，不會產生高放射性、長衰變期的核廢物。此外，由於核聚變過程難以啟動和維持，因此不存在失控反應和熔毀的風險；核聚變只能在嚴格的操作條件下發生，超出這個條件（例如在事故或系統故障的情況下），等離子體將自然終止，很快失去其能量，並在對反應堆造成任何持續損害之前熄滅。
重要的是，核聚變，就像裂變一樣，不會向大氣層排放二氧化碳或其他溫室氣體，因此，從本世紀下半葉起，它可能成為低碳電力的長期來源。
比太陽還熱
太陽具有巨大引力，自然會誘發核聚變，但如果沒有這種引力，就需要比太陽更高的溫度才能發生反應。在地球上，我們需要超過1億攝氏度的溫度和強大的壓力，以使氘和氚發生聚變，同時還需要充分的約束，使等離子體和核聚變反應維持足夠長的時間，使產生的能量大於啟動反應所需的能量。
雖然目前在實驗中通常已實現非常接近核聚變反應堆所需的條件，但仍需要改進約束性能和等離子體的穩定性，以維持反應並持續產生能量。來自世界各地的科學家和工程師繼續開發和測試新材料，設計新技術，以獲得淨核聚變能。
我們在核聚變技術發展的進度？
目前，有50多個國家在開展核聚變和等離子體物理研究，儘管迄今為止，產生的能量還沒有超過啟動反應過程所需的能量，但許多實驗已成功實現聚變反應。專家們已經提出了可以使核聚變發生的不同設計和基於磁鐵的機器，如仿星器和託卡馬克，但也有依靠激光、線性裝置和先進燃料的方法。
核聚變能源需要多長時間才能成功推廣，這將取決於通過全球夥伴關係和合作調動資源，以及該行業能夠以多快的速度開發、驗證和鑑定新興核聚變技術。另一個重要問題是，同時開發必要的核基礎設施，如與實現這一未來能源有關的要求、標準和良好實踐。
經過10年的組件設計、場地準備和全球製造，世界上最大的國際聚變設施——國際熱核聚變實驗堆（ITER）的組裝工作於2020年在法國開始。 ITER是一個國際項目，目的是論證核聚變能生產的科學和技術可行性，並為未來的發電示範聚變發電廠提供技術和概念，稱為核聚變示範電廠（或稱DEMOs）。 ITER將在本十年的後半期開始進行首次實驗，全功率實驗計劃於2036年開始。
雖然不同國家的DEMO時間表各不相同，但專家們的共識是，可在2050年前建成並運行生產電力的核聚變電廠。與此同時，許多私營商業企業也在開發核聚變電廠概念方面取得了進展，借鑒了多年來公共資助的研究和開發所產生的技術，並提出更快實現核聚變發電。
參考：
IAEA, “什麼是核聚變?” by Matteo Barbarino, 原子能機構核科學和應用部