240607_曲建仲_核融合成新顯學 創新技術將帶來全新方向

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1. ARI Confidential
2. ARI Confidential 知識力專家社群 核融合成新顯學 創新技術將帶來全新方向 曲建仲 台灣大學電機工程學系博士 政治大學科技管理與智慧財產研究所兼任助理教授 知識力專家社群創辦人 曲博科技教室Youtube頻道 www.youtube.com/ansforce
3. ARI Confidential 3 【工作經歷】 ➩ 九十六年度優秀青年工程師獎章並獲召見訓勉 ➩ 美商德州儀器公司技術傑出獎(2012 Technical Excellence Award) ➩ 美商德州儀器公司明日之星獎(2008 Rising Star Champs) ➩ 德州儀器工業股份有限公司／市場行銷與資深應用工程師(2003~2017) ➩ 臺灣證券交易所／產業咨詢顧問／上市公司審查委員(2011~2012) ➩ 兆豐金控兆豐創業投資股份有限公司／投資審議委員(2014~2017) ➩ 台灣科技大學電子工程系／兼任副教授 ➩ 台灣大學工商管理學系／台灣大學進修推廣部／兼任實務教師 ➩ 教育部數位訊號處理器設計競賽審查暨評審委員 ➩ 曾經擔任技術顧問或講師之政府或民間單位：行政院經濟建設委員會、 行政院金融監督管理委員會證券期貨局、證券櫃檯買賣中心、證券暨期 貨市場發展基金會、資策會產業情報研究所(MIC)、工研院產業經濟趨 勢研究中心(IEK)、資誠聯合會計師事務所(PWC)
4. ARI Confidential ❒ 求學與學術經歷 4 ◈ 求學經歷 ➩ 台灣大學電機工程學系博士／1999/09~2003/12 ➩ 清華大學材料科學工程學系碩士／1997/09~1999/06 ➩ 成功大學化學工程學系學士／1992/09~1996/06 ◈ 學術經歷 ➩ 台灣科技大學電子工程系／兼任副教授／2013/10~ 2014/07 ➩ 台灣大學工商管理學系／兼任實務教師／2008/02~2009/06 ➩ 政治大學科技管理與智慧財產研究所／兼任助理教授／2009/02 ➩ 輔仁大學科技管理研究所碩士在職專班／兼任助理教授／2008/09 ➩ 東吳大學企業管理研究所碩士在職專班／兼任助理教授／2002/09
5. ARI Confidential ❒ 工作經歷 5 ➩ 德州儀器行銷業務與市場開發資深應用工程／2003/12~2017/10 ➩ 德州儀器台灣區大學計畫負責人與認證課程講師。 ➩ 嵌入式IoT/BLE/WiFi、Davinci/OMAP、DSP、ARM、MCU產品開 發與技術支援，客戶包括鴻海、廣達、仁寶、華碩、緯創等。 ➩ 嵌入式處理器產品推廣與教育：2004年起在台灣62所大專院校建立 共計122個嵌入式處理器實驗室，培育超過9350名學生。 ➩ 建立德州儀器全球第一個處理器認證計畫，共計主持112場訓練課 程，親自教授64場訓練課程，培育超過2153名工程師。 ➩ 技術支援國科會系統晶片中心(CIC)成立全國第一個嵌入式系統軟體 實驗室，國科會投資臺幣3,000萬元，公司捐贈新臺幣1,000萬。
6. ARI Confidential ❒ 德州儀器數位家庭展示中心 6 IPNC DAB Cell phone/PMP/PND/DSC/DVC IPC Ojo video phone IPSTB/STB DMA TV anywhere WiFi AP Digital audio surrounding system Philips DPF Photo recorder
7. ARI Confidential ❒ 德州儀器數位家庭展示中心開幕典禮 7 TI CEO Rich Templeton TITW GM Tom Kuo TITW Sales Manager Roy Chang TITW FAE Director Peter Duh
8. ARI Confidential ❒ 如何協助金融業跨入金融科技？ 8 ➩ 創投：面對這麼多科技公司該如何決定能不能投資？ ➩ 承銷：不清楚承銷的科技公司在做什麼如何說服客戶？ ➩ 證券：營業員自己不了解看板上的公司如何和投資人解釋？ ➩ 授信：如何評估科技公司的技術價值與未來發展？ ➩ 保險：如何評估科技公司的廠房設備？產品良率險理賠？ ➩ 會計：如何確定原物料庫存資產與生產設備價格是否合理？ ➩ 產業分析：不了解科技，如何「分析」科技產業？ ➩ 科技法律：不了解科技，如何保障智慧財產權？ ➩ 科技產業：業務(Sales)、採購(Purchaser)、人力資源(HR)
9. ARI Confidential ❒ 如何帶領大家跨越科技門檻？ 9 自學門檻(Self-learning barrier) 知識引爆點(Knowledge tipping point) 時間 知 識 深 度 60% 80% 高階主管 金融法律 商務人士 工程人員 大學教授 100% 愛因斯坦 20% 40%
10. ARI Confidential ❒ 知識力專家社群(www.ansforce.com) 10 科學技術 醫療保健 法律智財 建築設計 財務金融 經營管理 教育文化 人文藝術
11. ARI Confidential ❒ 曲博科技教室(www.youtube.com/ansforce) 11
12. ARI Confidential ❒ 核能反應的原理 12 ➩ 核分裂反應：1顆大原子分裂成2顆小原子 ➩ 核融合反應：2顆小原子融合成1顆大原子 ◈ 愛因斯坦質能轉換公式 ➩ 能量(E) = 質量(M1-M2) x 光速(C)2 【實例】 ➩ 在1945年日本廣島核爆總重量440公斤，鈾45公斤僅1公斤反應，質量損失 只有1公克，相當於16萬噸黃色炸藥。 M1 M2 M1 M2
13. ARI Confidential ❒ 核能反應的種類 13 Fusion two light nuclei merge to form a single, heavier nucleus Fission a heavy nucleus splits into two lighter ones Radioactive, harder to control, and less efficient than fusion.
14. ARI Confidential ❒ 為什麼我們需要核融合反應？ 14 Renewable Energy Is intermittent and uneconomical Global Warming Demands an effective solution Issue is bigger than electricity Energy Security Requires dispatchable energy source Zero-carbon energy Unconstrained and abundant supply Safe, controlled process with no radioactive waste
15. ARI Confidential ❒ 核融合全球研發現況 15 NIF (National Ignition Facility) EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) DIII-D T-10 T-15MD SST-1 (Steady State Superconducting Tokamak) CFS (Commonwealth Fusion Systems) MIT TAE (Tri Alpha Energy) Paul Allen, Google Helion, Sam Altman General Fusion Jeff Bezos PPPL (Princeton Plasma Physics Laboratory) Princeton JT-60SA JET (Joint European Torus) MAST (Mega Amp Spherical Tokamak) ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) Wendelstein 7-X First Light Private-Funded State-Funded KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)
16. ARI Confidential ❒ 核融合的種類 16 ◈ 磁性局限融合(MCF：Magnetic Confinement Fusion)：低壓低溫 ➩ 先加熱燃料成為電漿形態，利用超導體產生的超強磁場來拘束帶電粒子進 行螺線運動，再持續加熱電漿產生核融合反應。 ◈ 慣性局限融合(ICF：Inertial Confinement Fusion)：高壓高溫 ➩ 利用高能量雷射脈衝使氘和氚燃料球，導致內爆能量和物質快速對稱向內 聚合，達到極高的溫度和壓力引發核融合反應。 ◈ 核融合的困難 ➩ 世界各國已投入大量資金研發，尚未能達到輸出能量大於輸入能量的能源 效率「增益比(Q)」，以及長時間運轉之要求，增益比(Q)>1是突破點。 ➩ 如何克服兩個都帶正電原子核間的庫倫阻力(Coulomb barrier)，創造成功 送做堆，即融合現象發生的形勢。
17. ARI Confidential ❒ 托卡馬克(Tokamak) 17 資料來源：維基百科、EUROfusion。 環形(Toroidal) 真空室(Kamera) 磁場(Magnit) 線圈(Kotushka)
18. ARI Confidential ❒ 托卡馬克(Tokamak) 18 資料來源：https://technews.tw/2020/06/07/is-artificial-solar-realized/。
19. ARI Confidential ❒ 核融合反應的種類 19 ◈ 慣性局限融合(ICF：Inertial Confinement Fusion) ➩ 高能量雷射脈衝使氘和氚燃料球達到極高的溫度和壓力引發核融合反應。 ➩ 使用192束高能量雷射光束，射向氘氚燃料球的「環空器(Hohlhraum)」。 ➩ 環空器是圓筒形器皿，頭尾兩端開孔，內壁塗有黃金等特殊塗層。 ➩ 科學家將燃料球裝在環空器內加壓，從環空器兩端孔洞射入雷射。 ➩ 加熱特殊塗層到高溫輻射出強烈的X射線，輻射燃料球外層產生爆裂。 ➩ 反作用力會以震波形式向內部傳播，使內部氘氚元素形成高壓高溫燃燒。 ➩ 導致內爆能量和物質快速對稱向內聚合，並連鎖觸發融合反應。 ➩ 過程時間只約百萬分之一秒尺寸也很小，環空器內模擬出一顆微小恆星。
20. ARI Confidential ❒ 國家點火設施(NIF：National Ignition Facility) 20 資料來源：勞倫斯利佛摩國家實驗室(LLNL)
21. ARI Confidential ❒ 國家點火設施(NIF：National Ignition Facility) 21 資料來源：勞倫斯利佛摩國家實驗室(LLNL)
22. ARI Confidential ❒ 國家點火設施(NIF：National Ignition Facility) 22 資料來源：勞倫斯利佛摩國家實驗室(LLNL)
23. ARI Confidential ❒ Alpha Ring小型核融合反應器 23 ◈ 氫的同位素 ➩ 氕-1(P-1)：質量數為1，含有1個質子、0個中子，地球含量大約99.98%。 ➩ 氘-2(D-2)：質量數為2，含有1個質子、1個中子，地球含量大約0.02%。 ➩ 氚-3(T-3)：質量數為3，含有1個質子、2個中子，地球含量極低。 ◈ 硼的同位素 ➩ 硼-10(B-10)：質量數為10，含有5個質子、5個中子，地球含量大約20%。 ➩ 硼-11(B-11)：質量數為11，含有5個質子、6個中子，地球含量大約80%。 ◈ 聚界潔能(Alpha Ring)核融合反應 氫-1(P-1) + 硼-11(B-11) → 3 氦-4(He-4) + 8.7MeV
24. ARI Confidential 24 An absolute first in educational equipment for clean fusion energy Educational Fusion Accelerators
25. ARI Confidential ❒ 全球核融合商業化努力 25 1. Plasma Facing Materials 2. Structural Materials 3. Superconducting Materials 4. Tritium Permeation Barriers 5.Enriched Lithium Supply 6.Radiation-Hard Sensor and Electronics 7.Vacuum Pumps 8.Isotope and Element Selectivity 9.Tritium Marketplace 10.Molten Salt Supply 11.Solid-State Plasma Heating Components 12.Tritium Fuel Cycle 13.Integrated Plasma Heating and Current Drive Actuations 14.Cryogenics 15.Heat Exchanges 16.Thermal Storage 17.Materials Testing 18.Commercial-Grade Plant Design Software 19.Robotic Maintenance 20.Liquid Waste Technologies 21.Component Qualification and Integrity Testing 22.High-Precision Engineering and Component Manufacturing 23.Third-Party Standards & Ratings for Fusion Milestones 24.Workforce Training and Recruiting 25.Legal Services for Fusion Developers 26.Community Engagement and Communications Plasma Science and Fusion Center | MIT
26. ARI Confidential ❒ 最大的挑戰是人才培訓和招聘 26 Fusion Application Plasma Cross- Section & Fusion Yield Microwave Vacuum Hardware & Software Detection 8 Topics Introductory Workshop Certification Course Credit Course 3 course
27. ARI Confidential ❒ 全球第一也是唯一：教育用核融合加速器 27
28. ARI Confidential ❒ 全球第一也是唯一：教育用核融合加速器 28 p + 11B → 34He + 8.68MeV 中子 質子 氦-3 氚-3
29. ARI Confidential ❒ 課程內容 29 8 Topics : 1. Fusion 2. Applications 3. Plasma 4. Cross-Section & Fusion Yield • From Science to Engineering • Fusion Education • Medical: Radioisotope production & BNCT/BPCT • Elemental Analysis & Mining & Security • Satellite Propulsion • Microwave generated Plasma • Plasma Confinement • Stopping Power and Energy Deposition • Lawson Criterion 5. Microwave 6. Vacuum 7. Detection 8. Hardware & Software • Propagation and transmission • Coupling of plasma generator and cavity • Tuning and impedance matching • Pump technologies and equilibrium • Low, Medium, High and Ultra- High Vacuums • Interstellar Vacuum • PN detector • Coincidence detection • Neutron detection • X-rays, generation, shielding and detection • Statistical handling of collected data • Alpha Ring Inventions Control Interfaces 3 Courses : I. Introductory 1-Day Workshop II. Certification Intensive Course III. Mandatory Credit Course
30. ARI Confidential ❒ 離子束系統(The Ion Beam System) 30 Material Profiling, Border Protection Educational Fusion Accelerator Space Vehicle / Satellite Propulsion Fusion Education Elemental Analysis Ionic Thrust Cancer Therapy “ This device should‘ve been in every university around the world 10 years ago ” Trinity College Dublin, Ireland
31. ARI Confidential ❒ 職涯發展 31 1. Electrical Engineer 2. Mechanical Engineer 3. Plasma Physicist 4. RF/MW Engineer 5. Material Scientist 6. Aeronautical Engineer 7. Spacecraft Engineer 8. Border Protection 9. Medical Device Engineering 10. Semiconductor Fabrication 曲博科技教室Youtube頻道 www.youtube.com/ansforce
32. ARI Confidential ❒ Alpha Ring International 32 ARI Monterey Los Angeles Taipei Milan Cambridge 曲博科技教室Youtube頻道 www.youtube.com/ansforce
33. ARI Confidential ❒ 全球競爭格局 33 Approach 曲博科技教室Youtube頻道 www.youtube.com/ansforce
34. ARI Confidential ❒ Alpha Ring小型核融合反應器 34 資料來源：聚界潔能(Alpha Ring)。 曲博科技教室Youtube頻道 www.youtube.com/ansforce
35. ARI Confidential ❒ 桌上型核融合反應器 35 Gen-0 Micro Fusion Machine, during testsat Alpha Ring Laboratory in California Alpha Ring’s Micro Fusion Machine replicates, safely and on a small scale, what happens inside our Sun. 曲博科技教室Youtube頻道 www.youtube.com/ansforce
36. ARI Confidential ❒ 全球競爭格局 36 Primary Markets Fuel 曲博科技教室Youtube頻道 www.youtube.com/ansforce
37. ARI Confidential ❒ 知識力專家社群：您的專屬科技顧問 40 曲建仲博士 兼任助理教授／政治大學科技管理與智慧財產研究所 jeffchiu@nccu.edu.tw 執行長／知識力科技股份有限公司 jeff@ansforce.com 曲博科技教室影片查詢：https://ansforce.page.link/drjlist 科技問答：每週四晚上10:00直播解答網友各種科技產業問題。 科技導讀：每週四晚上10:30導讀專業科技文章並且進行詳細說明。 科技未來：每週二晚上10:00介紹創新科技的工作原理與市場應用。 股市科技：每週二晚上10:30深入全球上市櫃公司網站掌握關鍵趨勢！ 曲博科技教室Youtube頻道 www.youtube.com/ansforce