燃料循環
- 正式名稱
- 核融合燃料循環
- 英文
- Fusion fuel cycle
核融合燃料並不是送入裝置後就完成了使命。本文區分D–T系統中未反應燃料的回收、已消耗氚的補充，以及將燃料處理到可再次使用狀態的設備與製程。
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什麼是燃料循環？
燃料循環是向核融合裝置供給燃料、從排氣中回收並純化未反應燃料，再將其處理到可重新供給狀態的一整套設備與運作流程。本頁主要介紹使用氘（D）和氚（T）的D–T方式。燃料種類或約束方式不同，供給方法和所需設備也可能不同。
首先要區分兩件事：把未反應燃料送回去的「循環利用」，以及製造新氚的「增殖」。回收量增加，並不代表已經在核融合反應中消耗的燃料能夠恢復。
從排氣到可再次使用的燃料
按照ITER的設計，未反應燃料與反應產物氦及雜質一起被抽出，再進入氚廠處理，以便重新使用。主要功能可以這樣理解：
- 排氣處理與純化：將氫同位素與其他成分分開。
- 同位素分離：將純化後的氫混合物調整為所需的氘、氚組成。
- 儲存與供給：儲存回收燃料和新接收的燃料，再送至供給系統。
- 氣體與水處理：回收進入主燃料流路以外的氚。
- 分析：測定各製程的成分，為處理與供給提供依據。
這裡整理的是功能，並非適用於所有裝置的管路圖。ITER劃分的六個子系統，不能直接視為與其他試驗設施的設備分類完全相同。
「回收」與「製造」不是同一件事
未來D–T核融合電廠設想利用核融合中子與鋰的反應來增殖氚。承擔這項任務的增殖包層，需要與提取所生成燃料、再將其送入燃料系統的製程相連。這與回收離開核融合裝置的未反應燃料，是不同的路徑。
ITER的測試包層模組計畫在核融合環境中驗證增殖技術。局部試驗成功，並不等於整座電廠已經實現燃料自給。除了增殖量，還要區分能夠提取的量、滯留在設備中的量，以及何時能夠返回並用於下一輪運作。
實例：H3AT要驗證什麼？
英國原子能管理局（UKAEA）與Eni正在推進的H3AT氚循環設施，旨在以示範電廠級規模驗證連續、閉迴路的燃料循環。公開計畫是2028年建成，2030年前完成試運轉並投入運作。這些是計畫里程碑，不是已經取得的運作實績。
官方列出的七項功能包括：儲存與供給、裝置供氣及排氣模擬、氫純化、同位素分離、氣體中的氚回收、水中的氚回收，以及分析。理解這座設施的關鍵，在於它模擬供氣與排氣條件，而不是直接運轉一座核融合反應爐。
H3AT同位素分離系統包括在21～26 K低溫下進行的蒸餾。這是分離製程的溫度條件，不是電漿溫度，也不是整個燃料系統的溫度。理解一個數字，首先要明確它描述的是哪道製程。
哪些指標能說明技術進展？
僅憑「已成功回收」的公告，無法判斷距離連續運作還有多遠。FI至少會分別考察以下問題：
- 處理對象是什麼？ 是排氣、氣體還是水？使用的是氫，還是實際含氚的試驗介質？
- 處理能力是多少？ 在給定流量與組成下，能夠處理多少？
- 能否重新供給？ 輸出是否符合下一道製程所需的純度與組成？
- 庫存與時間如何？ 有多少燃料滯留在系統內，需要多久才能再次使用？
- 整合驗證到了哪一步？ 是單台設備、多個製程的連接試驗，還是與核融合裝置耦合運作？
這些是閱讀證據時的編輯判斷面向，不是推算未公開性能的公式。對於試驗條件不同的設備，也不應只比較回收率就斷定優劣。
相關企業與延伸閱讀
京都融合工程與CNL共同推進的UNITY-2，是燃料循環開發的一個實例。該公司2026年8月24日的公告，區分了日本的氫預備試驗與加拿大計畫於年內展開的氚運作。僅憑這份公告，不能認定年內計畫已經實現。企業頁面介紹業務與研發組織，本頁則解釋各類設備的作用。
理解燃料循環，不僅要看核融合裝置本身的性能，還要理解為了持續發電，裝置外部的哪些系統必須穩定運作。
相關企業與研究機構的官方資訊
請查閱各機構公告，了解開發進展與技術資料。
核實日期：2026-10-08