核聚变发电就像是人造太阳的摘星科技，一克的氢同位素核聚变能量，相当于一万公升的汽油，足够让一辆汽车跑好几年，而且不排放温室气体、干净安全，这大开脑洞的科幻，更是全球气候燃眉之急的终极解方。只是我在《核能复兴十二部曲：核聚变反应是怎么发电的？》中反复提到工程艰巨挑战，可不是AI夸大口吻的回复，要将恒星之力炼化驯服并送上电网，真的是人类工程史上最艰巨的挑战。
核聚变商转要突破的三道天堑
早期核聚变研究从物理突破，到工程瓶颈，到国际合作、大型装置建造，光是纯物理突破期就整整卡了三十年，这段时间的核心是如何把电浆点起来，还要控制住温度、不爆炸、不跑掉。接下来工程瓶颈期又卡了四十年，材料不够强、氚供应不足、中子损伤太大、热流密度太高、成本太高、装置太大太复杂等。等到疫情爆发时期意外开启了AI元年，结合净零排放的推波助澜，多家核聚变技术公司冒了出来狂飙迭代，国家级材料计划突破、商业资金不断加速涌入、也提出了明确的商转示范机时程(2028~2035)，核聚变终于从「科技清谈」跨过「工程攻关」。只是真正要落实商转，需跨越三道极高的工程技术天堑。
工程天堑一：中子辐照，材料科学的噩梦
核聚变反应（特别是入门的氘-氚反应）会产生大量的高能中子，当这些中子直接轰击反应炉内壁，会导致材料出现：
- 位移损伤与肿胀：原子被撞离原位，导致材料结构变形。
- 脆化与化学变化：材料在长期辐照下会变得脆弱，甚至产生核转变，改变材料的化学成分。目前世界上尚无任何已知材料能长期承受商转电厂等级的中子冲击而不损坏。
工程天堑二：氚燃料取得与循环再利用
氚在自然界中极其稀有，具有放射性，半衰期为12.3年，环境中的来源主要是宇宙线撞击大气，全球环境中总储量也就100公斤左右，主要是存在海水中。福岛事件后，台湾附近海水中的氚长期受到监测，测到的浓度通常都在背景值左右(1 Bq/L)或更低，也就是说氚的环境毒性相对低。根据国际卫生组织(WHO)饮用水标准，氚的浓度必须低于10,000 Bq/L，意思是即使在10,000 Bq/L的浓度下，要浓缩出一克的氚，需要三十六亿吨海水，那是台湾整年的家庭用水量，更不要说由目前的海水采氚，那要多上一万倍，制程的废弃物更是天量，以一座1 GW等级氘-氚核聚变电厂，全年满载运转时，理论上每年就需要100~200 公斤氚，所以对核聚变发电的燃料来源，就算不计成本，由环境中采氚基本上是缘木求鱼。
氚每公克成本高达三万美元，所以核聚变电厂要商转，必须自产，并且想出办法循环再利用。目前有的做法，是利用核反应产生的中子轰击锂原子制造氚燃料，这项技术目前尚未在大规模工业尺度上得到验证。
工程天堑三：要跟其他能源拚竞争力，意味要有完整供应链
核聚变电厂最终必须在成本上击败其他能源选项，当然也得面对同样是核能家族、强劲的新世代核裂变技术路线，这意味着核聚变设备体积必须缩小、零件必须模块化以方便维护，且必须建立完整的供应链。
这些天堑的攻关，各家公司各有不同，我将挑几家公司特别介绍他们是怎么解题的，下一篇，为您郑重介绍人类史上第一家公开上市的核聚变公司General Fusion，看他们如何解题。