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SciShow - 融合動力，飛向未來...了嗎？

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    有些詞放在一起很自然，像是：
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    免費
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    和披薩
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    或豬肉
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    和鳳梨
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    和披薩
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    這清單我還想加上：
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    雷射
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    和核融合
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    ......和披薩（XD）
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    上周你也許聽過，加州的物理學家達成了
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    被一些人盛譽為：原子能世代空前絕後的躍進。
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    在期刊《自然》上，他們匯報了2013年十月份
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    於 勞倫斯利福摩爾國家實驗室 的 國家點火設施
    （National Ignition Facility, NIF）
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    人類首次達成，以雷射引發核聚變，而且產出的
    能量大於初始供應能量。
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    這樣的事件，是科學家創造出貨真價實的能量盈餘，
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    行話叫作核融合的燃料增益。
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    「那麼 Hank」你滿懷好奇地問：「這新聞不就代表
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    人類掌握了太陽的威力，核融合發電只一步之遙。
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    究竟何時我能買到《回到未來》風格的「融合先生」
    家用聚變發電器，
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    用蛋殼和香蕉皮充飽我的時光機電動車咧？」
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    那我只好醜話說前頭，
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    核聚變，正如《回到未來》主角的口頭禪
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    是件嚴肅難搞（heavy）的事啊。
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    [SciShow 片頭]
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    某些死忠 SciShow 觀眾可能還記得本節目
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    第一次介紹 NIF 這個機構，那是在整整兩年前。
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    國家點火機構，除了擁有數一數二的酷名字，大概只有大強子對撞機（LHC）可以匹敵之外，
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    實驗室如其名，NIF 擁有世界上一些最強大的雷射。
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    計畫於 2011 年正式運轉，科學家試圖用這些雷射
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    將一塊 10 毫克的燃料靶球加到超高溫、超高壓，
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    讓球裡含有的氫同位素產生核融合，以形成氦、
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    一些活潑的自由中子、和一狗票能量。
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    如果燃料中的 10 毫克氫元素，大約針尖大小
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    完全核融合，可以釋出相當一桶原油所蘊含的能量。
    （譯註：1 原油當量 (BOE) 以 60 億焦耳計）
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    只不過，這並不是在 NIF 發生的情況。
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    實況是：在十億分之一秒內，192 束強力雷射同步轟擊燃料，收獲是 17 千焦耳的能量。
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    或等於 4.0 大卡，這樣的能量
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    大概和吃一公克的漢堡攝取的熱量差不多。
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    大概不足以驅動你的時光飛車，
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    甚至 Honda Civic 小轎車。
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    無論如何，NIF 的科學家將此最新成果描述為
    自我維持（Bootstrapping）的一大突破。
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    （譯註：bootstrap 這個字來自統計界，比喻為一個人抓著鞋帶把自己抬起來－－由已知資料產生更多資料，或者無中生有的創造。電腦重開機叫 re-boot 是這個意思的衍伸。）
  • 1:58 - 2:01
    自我維持基本上就是連鎖反應的開端，
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    在核融合，就是反應產生的氦原子核－－所謂的 α 粒子－－將能量回饋於加熱燃料，而非散逸。
  • 2:10 - 2:16
    越多 α 粒子回頭「燉煮出」越多核融合反應，達到一個持續自我增強的狀態。
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    除了，
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    實驗中，反應上就在這裡停擺了。
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    實驗一向在這裡踩煞車，
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    理由是，核融合反應可說是普天之下最耗能、
    最難達成的反應
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    想要將氫原子核（帶正電）擠在一起，需要克服強大的相斥電磁力－－也就是要瘋狂地加熱
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    直到 1500 萬度絕對溫標。另外還得提供地球大氣壓 1000 億倍的超高壓力（這時原子成為電漿態）。
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    在地球，要牢牢困住氫燃料，就意謂一大筆電力帳單。
    （譯註：然而在太陽，巨大重力就能搞定這些條件。）
  • 2:42 - 2:43
    細想不難理解。
  • 2:43 - 2:47
    用 192 門雷射的威力，一口氣轟擊針尖大的燃料靶，
  • 2:47 - 2:51
    很容易除了灰飛煙滅，什麼都得不到。
  • 2:51 - 2:55
    因此，為求穩定，科學家將雷射編組
  • 2:55 - 2:59
    排列成像籠子的形狀，盡量囚禁住極高溫的氫元素。
  • 2:59 - 3:00
    （譯註：這裡描述的就是「慣性侷限融合」的要旨）
  • 3:00 - 3:02
    於是我們講到本實驗的難搞之處：
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    光是要穩定地禁錮燃料，就得花 200 萬焦耳的能量。
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    真正往燃料內部供應的大約只有 1%，約一萬焦耳。
  • 3:09 - 3:11
    （譯註：想像在月亮表面布滿核彈，同時引爆會把大量岩石炸得噴向太空，噴射的反作用力造成月球往內壓縮，但這只占核彈當量的一小部分）
  • 3:11 - 3:15
    最終，達成「自持續」的反應釋放出一萬七千焦耳的能量，或四千大卡（八份雞排）。
  • 3:15 - 3:16
    （譯註：能量主要以光子、高能中子、與 α 粒子的形式射出，本實驗沒有任何收集並轉為電能的裝置。）
  • 3:16 - 3:23
    所以技術上說，NIF 的實驗產出，要高於「進入燃料」的能量，故稱為可自持續。
  • 3:23 - 3:29
    但產出只占整個「慣性局限融合」系統耗能的 0.85%，
    也就是說，融合發電猶在慘賠倒貼的階段。
  • 3:30 - 3:33
    這一次也並未達成實驗室的終極目標，正如其名的：
    點火（ignition）。
  • 3:33 - 3:37
    就是說產出能量足以被收集來「烹煮」更多的氫燃料。
  • 3:37 - 3:40
    譬喻說，這次實驗像是在柴薪前撥弄打火機
  • 3:40 - 3:42
    距離熊熊營火燃起，還有得磨蹭。
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    所以《回到未來》的世界還在更遠的未來，
  • 3:43 - 3:45
    但我們 SciShow 大概是這世界上最期待著
    他們的成功的人了，
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    為啥？
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    老實說，因為我們都不倒垃圾的，
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    我們囤積了超多「融合先生」的燃料可燒啊。
    （《回到未來》情節：汽水罐與香蕉皮之類的）
  • 3:52 - 3:55
    感謝收看這集 SciShow 講新聞。
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  • 4:15 - 4:22
    （譯者：秦紀維@fb）
Title:
SciShow - 融合動力，飛向未來...了嗎？
Description:

這集 Hank 帶大家緬懷《回到未來》，還有他最喜歡的字詞組合－－雷射、與核融合！

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影片參考與來源:
https://lasers.llnl.gov/

https://www.llnl.gov/news/aroundthelab/2014/Feb/NR-14-02-06.html#.UwOdTl5DGU1

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13008.html

http://www.wtsp.com/news/national/article/356537/81/Laser-bombardment-yields-energy-milestone

http://www.scientificamerican.com/article/high-powered-lasers-deliver-fusion-energy-breakthrough/

http://www.popsci.com/article/science/national-ignition-facility-announces-record-amount-fusion-energy
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Video Language:
English
Duration:
04:25

Chinese, Traditional subtitles

Revisions

  • Revision 4 Edited (legacy editor)
    紀維 秦 Feb 25, 2014, 5:42 PM
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