核融合

一. 課程介紹

核融合技術被譽為未來最具潛力的清潔能源之一，它模仿太陽的能量產生方式，透過核融合反應釋放巨大能量，並有望成為人類可持續發展的重要動力。本課程專為 初高中生 設計，幫助學生建立 核能基礎知識，並深入探討 核融合與核分裂的區別、核融合反應的原理與技術挑戰，以及 未來核融合技術的發展趨勢。

課程將涵蓋：

• 核能技術的發展歷程：從核分裂到核融合的技術演進。

• 輻射與核能安全：探討輻射種類與安全管理，了解核能技術如何確保環境與人體健康。

• 核融合技術的核心難題：如庫倫屏障、等離子體控制與材料挑戰。

• 核融合的不同路線：傳統熱核融合與非熱核融合技術的對比與應用前景。

此外，課程將透過 案例分析與模擬實驗，讓學生親身參與核融合能量計算，並了解全球各大研究機構（如ITER計畫、NIF、美國能源部研究計畫等）如何推動核融合發展，為未來的科技變革做好準備。

二. 項目導師

國立中央大學太空科學研究所博士、聚界潔能股份有限公司 資深模擬科學家；電漿物理、數值模擬、核融合反應爐電漿動態專家

三. 課程內容

單元一：核能發展與核分裂、核融合技術概覽

核能技術的發展簡介：從核分裂到核融合的技術演進、核分裂原理與應用：傳統核電站如何運作、核融合反應機制：如何透過氫同位素（氘、氚）實現核融合、核融合質能轉換公式解析（p + B → 3 (4He) + 8.68MeV）、核分裂與核融合的差異比較：能源效益與環境影響

單元二：核能與輻射概覽

輻射的種類與來源（α、β、γ射線）、核能技術的輻射安全管理、核融合技術的創新與低輻射特性

單元三：核融合技術挑戰

庫倫屏障與粒子碰撞能量需求、核融合反應的高溫與高壓環境要求、核融合反應堆的材料挑戰與耐輻射設計

單元四：傳統熱核融合概述

熱核融合反應原理（如磁約束與慣性約束技術）、目前主流的熱核融合技術（如托卡馬克、磁鏡、雷射聚變）、熱核融合技術現況與挑戰：為何商業化尚未實現？

單元五：非熱核融合概述

非熱核融合的基本原理（如低能核融合、靜電約束聚變）、非熱核融合技術創新與未來發展

單元六：核融合趨勢探討

核融合技術應用前景：發電、航太與軍事應用、國際核融合發展趨勢（如ITER計畫、SPARC計畫）、未來核融合發展的瓶頸與突破方向

四. 課程上課收穫

✅ 核能與核融合技術的基礎知識：理解核分裂與核融合的基本原理，掌握不同核能技術的優缺點。

✅ 掌握輻射安全管理與核能環境影響：學習輻射防護措施，了解核能在環境保護與能源發展中的作用。

✅ 理解核融合的技術挑戰：認識核融合發電的技術難點，如等離子體控制、材料選擇與反應爐設計。

✅ 探索核融合的未來應用：了解核融合在能源、航太、醫學與軍事等領域的潛在應用價值。

✅ 掌握全球核融合技術的發展趨勢：透過國際核融合研究案例，分析各國政府與企業對核融合發展的投入與戰略規劃。

✅ 提升邏輯思維與科技素養：透過能量轉換計算與核融合模擬實驗，培養科學思維與創新能力。

五. 適合人群

本課程主要面向 初高中生，特別適合以下類型的學生：