核融合發電如何運作：走向實際應用的挑戰

從核融合反應到供電，分別解釋燃料、約束、熱量回收和廠內耗電。透過第一手資料核實核融合能源的優點、挑戰、應用目標及商業化所需條件。

協助理解原理、優勢、挑戰及實際應用的基礎解讀。確認日期：2026-10-21。

原創示意圖，展示D–T反應粒子及反應能量轉化為熱、電的流程。不表示粒子實際大小與距離，或設備實際形狀與配置。熱量並非全部變成電，設施內部也消耗電力。聚變產業編輯部原創示意圖

核融合能源是輕原子核結合形成其他原子核時釋放的能量。太陽和恆星也依靠核融合發光，但地面發電裝置使用的燃料和反應條件有所不同。從核融合反應獲得能量，到電廠向外供電，仍需跨越多個技術階段。

核融合能源、核融合與核分裂

「核融合」是反應名稱，「核融合能源」指該反應釋放的能量，「核融合發電」則指將其轉化為可利用的電力。在政策和產業領域，核融合能源也可泛指面向發電的技術領域。

現有核電利用的核分裂使重原子核分裂，核融合則使輕原子核結合。核融合同樣需要防護輻射和管理放射性物質，不能僅憑反應原理不同就判斷整套設施的安全性。另見核融合與核分裂的區別及日本相關稱謂的形成過程。

概念圖：從熱量回收、發電到送電，需要多次轉換及多套設備。送入電網的淨功率應以發電端功率減去內部耗電功率計算。圖解：聚變產業

主要研究反應之一是使用氘和氚的D–T反應，產生氦原子核和中子，並釋放能量。僅形成高溫電漿還不夠，需要同時滿足燃料密度和約束時間條件，使反應更易發生。ITER的核融合原理介紹

氘可以從水中提取。氚則具有放射性，未來D–T電廠需要利用鋰在爐內產生氚，並進行回收循環。不能直接從海水中獲取所需數量的氚燃料。詳見燃料循環。

許多D–T發電方案透過爐周圍的包層等回收中子攜帶的能量，再經過冷卻系統、熱交換器、渦輪機和發電機將熱能轉為電力。反應能量並不會全部直接變成電力。

加熱、磁體、冷卻、真空和燃料處理設備也耗電。評估可對外供應的淨電力，必須從發電量中扣除廠內耗電。電漿或燃料靶取得能量增益，並不證明整座電廠的淨電力為正。ITER是研究用實驗裝置，不發電。

各路線圖解見技術路線比較。各裝置計畫驗證什麼，可查閱研究裝置與開發專案。

核融合有望以少量燃料獲得大量能量。發電過程不燃燒燃料，因此也有望降低運行階段的二氧化碳排放，但應與包含建設和燃料生產的環境負荷區分。

如果燃料供給或維持反應的條件消失，核融合反應就無法持續。這有利於安全設計，但仍須管理氚、活化設備和儲存的能量。要作為實際電源體現這些優勢，還必須建立燃料供應體系並實現可行的發電系統。ITER介紹的優點與條件

主要挑戰是將產生核融合反應的技術與持續運行電廠的技術整合為一個系統。除控制高溫電漿，還需要耐中子材料、熱量回收、氚增殖與回收、部件更換和遠端維護。

即使能夠取出電力，考慮建設、替換部件、可用率、燃料和安全成本後，也未必具備商業可行性。現階段不能一概斷言「電力便宜」「沒有放射性廢物」或「不存在事故擔憂」。另見活化與廢物。

日本以2030年代驗證發電為目標。內閣府2026年文件區分了發電驗證與後續商業化前的發電驗證。驗證目標年份並不是已確定的商業供電開始年份。內閣府：核融合能源社會應用的推進方向

閱讀新聞時，應區分已取得的成果、下一次試驗和未來目標。建築完工、產生電漿、核融合反應、熱量回收、發電和持續送電，各自需要不同證據。另見走向實際應用的路徑，日本制度更新見政策與監管。

核融合產業化不僅涉及核融合爐開發商，還涉及磁體、加熱、真空設備、材料、燃料處理、測量、控制、建設和維護等企業。區分研究機構和開發計畫與設備材料供應商的角色，有助於尋找業務聯繫。

企業資料庫可按角色和路線查詢，供應鏈可按技術和材料查詢。術語表介紹QST、ITER和JT-60SA；徵集與採購資訊列出官方公開的工作及支持機會。被列出並不意味著訂單或資助已經確定。

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