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前瞻技術脈動：能源技術（202501）

關鍵字：原子；小型商用粒子加速器；高溫超導磁體；核融合；ITER核融合計畫；球型托克馬克能源生產(STEP)；陰極；固態鋰硫電池；
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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2025年1月10日
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圖、前瞻技術脈動：能源技術（202501）
 
通用原子公司正在研發一款「小型商用粒子加速器」
粒子加速器通常體積龐大、造價昂貴，且建造時間長。由Thomas Jefferson National Accelerator Facility和General Atomics研究團隊發表於《Physical Review Accelerators and Beams》期刊的研究成果指出，該團隊利用現成的工業零件開發了一種小型粒子加速器的原型。研究團隊專注於超導高頻(SRF)粒子加速，藉由鈮錫合金使共振腔體能在更高溫度下運行，無需進行高強度的超冷凍。該腔體的設計採用覆銅板，並使用現成的製冷機建立基於傳導的冷卻系統，從而提高了成本效益。該小型粒子加速器原型具有在核醫學領域的同位素生產、淨化水質以進行環境修復、電子束商業應用及先進造影技術等方面的應用潛力。
參考資料：General Atomics is working on a "small, commercial particle accelerator". New Atlas. 2024/03/02.

測試顯示高溫超導磁體已準備好用於核融合
建造一座產出超過其消耗能量的核融合發電廠，是一項長期以來的追求目標，然而至今尚未實現。由Massachusetts Institute of Technology和Commonwealth Fusion Systems研究團隊發表於《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》期刊的研究成果指出，該團隊使用高溫超導材料製造的大型磁體達到了20 Tesla的磁場強度，創下世界紀錄。該成就是核融合發電廠SPARC開發的重要里程碑。測試結果顯示，該磁體的獨特設計，即使用高溫超導材料REBCO，可作為具經濟效益的小型核融合發電廠的基礎。該突破被認為是核融合研究領域在過去30年中最重要的發展，有可能改善核融合反應爐的經濟可行性。該磁體的創新設計，包括使用REBCO和去除超導線材周圍的絕緣層，顯著減少了核融合設備的大小和成本。
參考資料：Tests show high-temperature superconducting magnets are ready for fusion. Science Daily. 2024/03/04.

英國拒絕歐洲加入ITER核融合計畫的邀請
英國政府在脫歐後拒絕了加入ITER的提案，選擇專注於國內的核融合計畫。ITER是世界上最大的核融合實驗，在英國不參與的情況下進行，由國際聯盟提供資金支持。儘管有呼籲重新加入ITER的聲音，英國強調私營和公營的核融合研究，已投入了6.5億英鎊的資金。應該負責核能的部長捍衛這一決定，強調私人投資對商業核融合的實現至關重要。英國專注於球型托克馬克能源生產(STEP)的開發，目標是在2035年實現等離子體(電漿)的創建。
參考資料：UK spurns European invitation to join ITER nuclear fusion project. New Scientist. 2024/03/01.

可修復的陰極能發揮固態鋰硫電池的潛力
在開發鋰-硫固態電池方面的長期挑戰源於硫的電子導電性差，以及硫陰極在充放電週期中發生顯著的膨脹和收縮，導致結構損壞並減少與固態電解質的接觸。由University of California San Diego研究團隊發表於《Nature》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種新型固態鋰硫電池陰極材料，具有良好的導電性和可結構修復性，解決了當前這類電池陰極的局限性。與當前鋰離子電池相比，固態鋰硫電池具有更高的能量密度和更低的成本，因而備受期待。新的陰極材料是由硫和碘組成的晶體，顯著提高了導電率，並具有較低的熔點，使得在充電後可重新熔化陰極以修復損壞的介面。研究成果有望延長固態鋰硫電池的壽命。該研究是由U.S. Department of Energy Advanced Research Projects Agency-Energy和U.S. DOE Office of Science資助。研究團隊已於2023年2月13日在美國申請臨時專利（Serial No. _63/484,659）。(1091字)
參考資料：Healable cathode could unlock potential of solid-state lithium-sulfur batteries. Science Daily. 2024/03/06.

 

 
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