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2022/11/03 第468期  |  訂閱/退訂  |  看歷史報份  |  北美智權網站
 
 
 
 
專利評析 《IP小辭典》專利舉發
   
法規訴訟 全球最低稅負制2023年上路,各國爭奪課稅權
   
深入報導 經濟陷入泥沼,英國脫歐副作用逐漸顯現
   
研發創新 2023全球半導體市場成長不樂觀 台灣業者受地緣政治影響日漸加劇
《能源系列報導》從零開始認識核能發電:核融合的技術與挑戰
   
 
《IP小辭典》專利舉發
蔣士棋╱北美智權報 編輯部
專利法設置「舉發」制度的目的,是因為發明、新型、設計專利申請案經核准公告後即取得專利權,發生獨占排他之效力,故為了調和專利權人與公眾之利益,才產生此一之公眾輔助審查制度,以期藉公眾之協助,使專利專責機關就已核准公告的專利案再予檢視,讓專利權之授予更臻正確無誤,也提高社會公眾對於專利制度的信任。

除了專利法有舉發的相關規定,依據現行智慧財產案件審理法第16條,法院於民事侵權訴訟中應就專利有效性抗辯進行審理判斷,亦即被控專利侵權人可在訴訟中對系爭專利提出類似舉發的主張,但應注意民事訴訟的判決確定結果僅對個案具有拘束效力,亦即該專利權仍然存在;而經專利舉發撤銷專利權確定者,其專利權效力視為自始不存在,屬對世效。以下介紹專利法中關於舉發制度的重要規範:

舉發種類

根據專利法第71條第1項規定,舉發提起的事由可分為以下三類:

  1. 違反專利要件,也就是發明內容本身不符合專利法的相關規定,例如發明本身並非利用自然法則之技術思想創作;不具備專利三性(產業利用性、新穎性、進步性)、無法據以實施;分割、修正、補正、更正後超出申請時所揭露之範圍。
  2. 專利權人所屬國家若對我國國民申請專利不予受理,則已在我國取得專利權之該國國民者,其專利權應予撤銷。
  3. 與專利權歸屬相關之爭執。根據專利法相關規定,申請專利須由具專利申請權人方得為之,且必須由全體專利申請權共有人提出申請。因此,若該專利未經全體專利申請權人提出申請,或專利權人非專利申請權人,均可提起舉發。

為符合公眾輔助審查的意旨,原則上除專利權人本身以外的任何人,都可以對專利提起舉發,但與專利權歸屬相關之爭執,因為不涉及專利要件,僅有利害關係人(其他專利申請權共有人或真正專利申請權人)得提出。另專利有效期間經過後,由於專利權已當然消滅,原則上不得提起舉發,但利害關係人若對於該專利權之撤銷有可回復之法律上利益(如:曾受專利侵權訴訟之不利判決)時,依據第72條規定,仍然能在專利權消滅後提起舉發。

表1:三種舉發類型比較

相關條文

事由

舉發人條件

期間限制

第71條第1項第1

違反專利要件

除專利權人外,任何人均得提起

僅能在專利權有效期間內提起

第71條第1項第2

專利權人所屬國家若對我國國民申請專利不予受理

除專利權人外,任何人均得提起

僅能在專利權有效期間內提起

第71條第1項第3款、第72

與專利權歸屬相關

僅限利害關係人(其他專利申請權共有人、真正專利權人)能提起

若利害關係人於專利權撤銷有可回復之法律上利益,則專利權消滅後仍得提起

舉發程序

根據現行專利法第73條,舉發人如欲向專利專責機關提起舉發,必須在申請書上載明舉發聲明理由並檢附證據。舉發人可以只對一件專利中的部分請求項提起舉發,但該聲明提出後只能減縮,而不能變更或追加;如欲對舉發聲明補提理由或證據,則必須在舉發提起後三個月內完成。原則上,舉發人可撤回已提起之舉發申請,但專利權人若已答辯,則須經其同意或其未於通知送達10日內表示反對方可撤回。

當專利專責機關收到舉發申請書時,必須立即將副本送達專利權人。此時,專利權人可以選擇對舉發進行答辯或者對專利範圍進行更正。若選擇進行答辯,則必須在副本送達後一個月內完成;若選擇進行專利範圍更正,則除非該專利已在訴訟繫屬中,否則專利權人只能在通知答辯、補充答辯、申復期間內進行更正。

在舉發程序進行時,專利專責機關必須督促雙方適時提出意見,例如舉發人補提理由或證據期限僅三個月、專利權人答辯或更正期限為一個月,若逾期未提出則專責機關將逕予審查。若同一專利同時有數舉發案、或專利權人因應舉發案提出更正申請時,為增進審查效率均可進行合併審查。此外,專責機關基於職權,可通知專利權人限期進行面詢,或審酌未經舉發人提出之證據,並通知專利權人限期進行答辯。

舉發效果

專利專責機關完成舉發審查後,應將審查結果作成審定書,送達舉發人與專利權人雙方。若任一方對審定結果不符,得向經濟部訴願會提出訴願,進入行政救濟程序。

舉發的審定,應就聲明中的各請求項分別為之。舉發審定確定後,對於成立和不成立的請求項,分別產生「專利權撤銷」和「一事不再理」兩種效果:若舉發審查成立,則專利權被撤銷,其效力視為自始即不存在;若舉發審查不成立,除了專利權繼續存在外,任何人不得再就同一事實以同一證據再為舉發。

另須注意的是,自2018年開始,智慧局開始施行專利舉發的聽證作業方案,若經當事人申請,或智慧局認為有必要時,都可以使用聽證程序進行舉發案件審理。與既有舉發程序不同的是,聽證原則上採用公開審理、合議審查的方式進行,由雙方當事人共同釐清爭議項目,所以形式上會更接近司法審判;此外,對於聽證作成的審查結果若有不服,不必再經過經濟部訴願程序,可直接提起行政訴訟。


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全球最低稅負制2023年上路,各國爭奪課稅權
吳碧娥╱北美智權報 編輯部
隨著全球對於疫情由對抗轉為共存,各國政府重新開始關注稅制改革,鞏固稅基最重要的就是租稅資訊的透明度,2023年即將實施的全球最低稅負制,藉由稅收兩大支柱佈下天羅和地網,而各國政府為避免課稅權流失,勢必將相繼導入最低稅負制,台灣目前共有439家跨國企業及外資在台子公司符合全球最低稅負制門檻,最快2023年就會受到影響。

經濟合作暨發展組織(OECD)及歐美各國等137國於2021年10月8日達成一項歷史性協議,敲定改革國際稅收制度的兩大支柱關鍵內容。KPMG安侯建業國際租稅諮詢服務主持會計師丁傳倫指出,第一支柱是針對大型且獲利能力最高的跨國企業,部分利潤要重新分配,門檻是全球營收超過200億歐元且獲利超過10%,受影響的企業包括台積電和大型外商在台子公司;第二支柱針對集團營收超過7.5億歐元的跨國企業,課徵15%全球最低稅負。在全球最低稅負制的框架下,大型跨國企業在其營運所在地,有效稅率若低於15%就要補到15%,集團母公司所在國擁有優先課稅權,若課稅未滿15%將由子公司所在地遞補課稅。若兩大支柱皆實施,將會是100多年來國際稅收制度上一大變革。

圖一、OECD稅收制度的兩大支柱
圖片來源:KPMG

法國、德國、義大利、西班牙、荷蘭等歐盟五國於今年9月9日發布聯合聲明,宣示2023年讓15%最低稅負制上路的決心,因為通膨嚴重衝擊一般民眾的消費能力,公司必須負擔公平稅負以減緩全球能源危機帶來的衝擊,實施全球最低稅負制是打擊稅基侵蝕及實現租稅正義的關鍵措施,若該議案在歐盟無法取得會員國一致同意,不排除以任何可行的立法途徑達成目標。由於歐盟已經有五個國家對於OECD實施全球最低稅負制展現出積極的態度,預料將對其他地區國家是否跟進及時程產生影響,台灣財政部表示會密切專注歐盟等國上路時程,台灣將機動跟進。

台灣也有本地版的最低稅負制

丁傳倫強調,最低稅負制實際上是各國的政治角力和課稅權的爭奪,倘某國未施行全球最低稅負制而他國有施行,恐會導致課稅權移轉至他國,因此各國政府為避免課稅權流失,雖可能延後實施日程,但導入最低稅負制恐將是不可逆轉的機制,光是在亞洲地區,新加坡、香港、馬來西亞,韓國都已發表聲明考慮實施國內最低稅負制。其實台灣也有台版的最低稅負制,依《所得基本稅額條例》規定,我國企業若所得額超過50萬元者,皆適用最低稅負制徵收率12%,若企業營所稅額低於最低稅負,則需補繳差額。台灣目前約有180家母公司在台的跨國企業,以及259家在台營運的外資企業符合全球最低稅負制門檻,最快2023年就會受到影響。為保護台灣課稅權,財政部有意將台灣公司的基本稅額徵收率從現行的12%調高至15%,等於實施本地版的最低稅負制。

丁傳倫提醒,即便台灣最快於2024年才開始實施全球最低稅負制,不代表公司可以等到2024年再採取行動。特別是對於在法、德、義、西、荷這五國有投資的大型跨國企業,首先要檢視在當地國企業的有效稅率是否大於15%,但如何正確計算有效稅率有其複雜度,對跨國企業就是一大挑戰,建議台商企業應盡早做好準備。丁傳倫也鼓勵財會主管主動向管理階層與董事會說明新稅制的複雜度與可能影響,以爭取更多因應的資源。對營收超過7.5億歐元的跨國台商而言,應盡快開始評估新稅制實施後可能的稅負影響,可採取因應措施包括考量有無需要重新規劃組織架構,或調整利潤配置以降低衝擊,還要衡量公司的財報資訊系統是否足以應付複雜的計算,甚至要評估如何揭露相關稅費,且需密切關注各國最低稅負的立法動態,避免正式生效時措手不及。

香港《稅務條例》大修法,2023年確定上路

歐盟日前公布最新租稅不合作地區名單,其中最受注目的是香港,在2021年10月被列入灰名單後,香港承諾於2022年修訂《稅務條例》,預計在年底前通過、2023年正式施行,希望能從歐盟灰名單中除名,但今年10月香港仍維持在灰名單中。除了香港之外,台商常投資的泰國、越南及馬來西亞等仍維持列入歐盟灰名單中,若台商透過這些國家的轉投資公司與歐盟國家進行往來,須密切注意可能帶來的影響。

表一、歐盟2022年10月發布之租稅不合作地區名單 資料來源:KPMG

黑名單

薩摩亞、美屬薩摩亞、巴拿馬、斐濟、關島、帛琉、美屬維京群島、萬那杜、千里達及托巴哥、安圭拉、巴哈馬、土克凱可群島。

灰名單

香港、馬來西亞、越南、泰國、巴貝多、貝里斯、塞席爾、土耳其、英屬維京群島、波札那、哥斯大黎加、多米尼克、以色列、蒙哲臘、北馬其頓、牙買加、約旦、卡達、俄羅斯聯邦、烏拉圭、史瓦帝尼、亞美尼亞。

KPMG香港稅務合夥人楊澤志指出,香港自2021年10月被歐盟列入租稅灰名單後,香港特區政府一直與歐盟商討對策,近期釋出較具體的修法框架,目的在於防止沒有經濟實質的空殼公司,通過現有離岸利潤免稅的法規,在香港收取被動收入,達到「雙重不徵稅」的情況。香港新法目前還在擬定草案,但確定會在2023年1月1日生效實施。此次修法涵蓋股息股權處置收益利息以及專利智財權收入四種被動離岸收入,香港公司如於當地取得相關收入,須在香港符合經濟實質要求才能免稅。楊澤志提醒,雖然新法規有可能增加外商的在港稅負,但相關被動收入在符合一定條件下,仍可視為離岸免稅收入,因此建議外商必須盡快審視在香港的運作情況,簡化不必要的控股架構、在香港增加更多經濟實質,以確保能享受離岸被動收入免稅及稅收協定底下的稅務優惠,若公司有未分配收益,也可以考慮在2022年底前完成分配。


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經濟陷入泥沼,英國脫歐副作用逐漸顯現
蔣士棋╱北美智權報 編輯部
經歷了6周各式各樣的人事震盪、政策轉彎、還有金融市場大震盪後,英國保守黨在10月底選出印度裔並且曾任財政大臣的Rishi Sunak出任新首相。過去在與特拉絲(Liz Truss)競選時,Rishi Sunak就曾批評對手的預算政策跟「童話故事(fairy tale)」一樣不切實際,但依照英國當前的情勢來看,恐怕任何人都很難收拾好這個爛攤子。

在過去60天內,英國這個老牌強權在因應經濟議題上,表現得極度荒腔走板。

首先是物價。在烏俄戰爭、中國封城、海運塞港、美國強勁升息等眾多因素交叉影響下,全世界各國在今年都面臨了物價飛漲的考驗,英國自然也不例外,即使近10年內總能把CPI年增率控制在3%左右,但從2021年9月開始,CPI年增率就一去不回頭,在最近幾個月更一直維持在10%上下(圖1)。畢竟,英國也跟台灣一樣,是個地狹人稠的島國,大部分物資都需要從外界進口,對於進口物價上漲更沒有抵抗能力。

圖1:2012年至今英國CPI年增率變化
資料來源:Office of National Statistics, United Kingdom

前任首相的減稅政策,差點引發英國經濟危機

當然,不論國際物價上漲,或是美元升值的後續效應,說到底都是非戰之罪。問題是,明明物價飛漲的事實就擺在眼前,英國政府還是堅持脫離現實的大幅減稅政策,讓經濟差點全面崩潰。

接替強森(Boris Johnson)的特拉絲(Liz Truss)一上任首相,就迫不急待地推行迷你預算(mini budget)政策,其主軸是大幅降低英國人民的稅收負擔,尤其是45%的最高所得稅級距,希望能藉此刺激經濟。至於因此減少的政府稅收,根據原先的規劃,將全部以發行國債的方式來支應。

消息一出,立刻引發了金融市場恐慌。為了控制物價,英格蘭銀行(Bank of England)在今年已經啟動數次升息,推升了英國的公債殖利率,不但墊高了市場資金的借貸成本,英國國債的價格也因此下跌。因此,當英國政府在這個時候宣布將大幅舉債,就得承擔更高昂的利息支出,進一步侵蝕英國財政。更要命的是,此舉也讓英國國債的價格繼續下跌,許多持有大量英國國債的退休基金也因此被迫承擔跌價損失,差點面臨倒閉的困境。

近一步分析,美國大幅升息必然引發其他國家的貨幣貶值,所以像英國這樣仰賴進口的經濟體,勢必得維持幣值來減少物價上漲的壓力,這也是為什麼英格蘭銀行在今年也採行升息政策,更將啟動量化緊縮政策。然而,正因為英國政府這項魯莽的減稅舉債預算,使得英格蘭銀行被迫在9月時政策大轉彎,改採緊急的購買國債措施讓金融市場維持流動性;另一方面,捅出這個大簍子的特拉絲政府也不得不改弦易轍,先是撤換主導mini budget的財政大臣,之後又幾乎推翻原有的減稅方案。只不過,最後特拉絲自己也頂不住各界壓力,在僅就任6周之後就黯然宣布下台,成為英國史上任期最短的首相。

但英國的問題會就此解決嗎?未必。

今年4月底,美國知名智庫彼得森國際經濟研究所(PIIE)發布了一篇研究報告,探討英國在脫歐前後在貿易開放度、投資動態以及移民吸引力上的差異,發現脫歐之後英國的貿易成本以及移民成長都已經大不如前,而國際投資的吸引力更比不上1990、2000年代的全盛期。

脫歐之後,英國對外資不再有吸引力

外人直接投資(FDI)數據的變化最能說明這一切。在2016年以前,英國每年FDI占GDP的比例一直穩定維持在2%上下,但從2016年脫歐公投通過、2017年正式啟動脫歐程序後,就看到2018、2019年間FDI的佔比急速下降,直到2020年才又勉強回到1%左右(圖2)。有意思的是,同樣在這兩年內,歐盟兩大領頭羊:德國與法國卻看到FDI對GDP的佔比明顯提升,外資吸引力的變化高下立判。

圖2:2011~2020年英國、法國與德國每年FDI占GDP比例之變化
來源:The UK and the global economy after Brexit, PETERSON INSTITUTE FOR INTERNATIONAL ECONOMICS, 2022/04/27

在結論中,這篇報告認為,低落的FDI規模,再加上貿易與移民人口的衰退,都將對英國經濟的生產力帶來嚴重的打擊,「與脫歐前相比,今天的英國在國際經濟舞台上已經愈來愈不重要;他們必須趕快調整,以免更嚴重的經濟狀況發生」。只是從結果來看,英國調整的速度還不夠快,而更嚴重的經濟狀況,也正在發生中。

眼看2022年只剩最後兩個月,英國又產生了一位新任首相,而英格蘭銀行也即將重拾緊縮貨幣的政策,但英國經濟想要恢復往日榮景,要做的恐怕遠比換首相跟貨幣政策多得多。


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2023全球半導體市場成長不樂觀 台灣業者受地緣政治影響日漸加劇
李淑蓮╱北美智權報 編輯部
資策會產業情報研究所(MIC)於《35th MIC FORUM Fall賦能》線上研討會中,分析了全球及台灣半導體產業近況。資策會MIC指出,雖然2022年全球半導體延續2021年成長動能,但由於需求反轉與通膨、戰爭等因素影響,消費市場買氣不佳,成長不如預期。2022年市場規模預估為6,056億美元,成長率8.9%。展望2023年,由於外部環境因素尚未消除、消費市場買氣持續低迷、拉貨力道疲軟,供應鏈業者均庫存水位過高;預測全球市場規模6,086億美元,僅成長0.5%。MIC產業分析師楊可歆指出,庫存去化與記憶體產能過剩將延續至2023上半年,影響2023年半導體市場表現(如圖1所示)。

圖1. 全球半導體市場規模

資策會MIC指出,台灣半導體產業的表現於2022年仍優於全球,預估全年產值4.3兆新台幣,成長率15.8%,預估2023年產值微幅成長1.7%。楊可歆表示,消費性終端需求的快速滑落,衝擊2022下半年IC設計、IC封測與記憶體產業營收成長,目前半導體產業已進入庫存調整階段。在消費性IC與記憶體供過於求,需求滑落的情況下,也連帶影響IC封測需求,在在皆不利於2023年半導體產業整體營運。不過,由於晶圓代工部分有高階晶片市場的支持,MIC預期台灣半導體產業2023年仍能維持正成長 (如圖2所示)。

圖2. 2015-2023台灣半導體產值變化

從圖2可見,綜觀2022年台灣半導體次產業的表現,IC製造產最為亮眼,營收逐季成長,預估可達2.3兆新台幣,全年營收成長33%。資策會MIC指出,主要是因為全球半導體長期需求與產能供不應求,有利於晶圓代工價格。至於IC設計產業的表現則預估將與2021年持平,主要與2022上半年中國大陸封城、俄烏戰爭,加上全球總經環境變動等不利因素,使電子終端需求急凍,下半年市場仍難以回溫,業者面臨庫存去化巨大壓力有關,如終端市場狀況未能改善,未來將可能價量齊跌。封測產業部分,2022上半年因有長約支持而表現穩定,然而隨著IC設計產業庫存去化,下半年封測廠營收與稼動率還會下滑,預估2022年營收微幅成長約5%。

四大關鍵議題

觀測半導體產業營運,資策會MIC提出4個關鍵議題:(1)全球晶圓廠設備支出連三年大幅成長,2023年因市況不佳,晶圓代工廠將調降資本支出、放緩擴產腳步,因此2023年全球半導體設備支出將趨緩;(2) 2022下半年DRAM供需比持續擴大,價格快速下跌,其中台廠主攻利基型產品,跌幅可能會超過標準型產品;(3) 預期2023下半年邏輯IC封測業務將隨市場狀況逐漸回溫,加上晶片設計複雜度與電晶體數量增加,帶動高階測試需求,有助於提升相關業者營收成長;(4) 晶片緊缺大幅緩解,然而供應鏈各應用領域仍面臨不同程度的長短料問題,此外,車用MCU與工控功率半導體產能缺口仍在。

地緣政治影響也將持續籠罩2023年半導體產業,楊可歆表示,從晶片法案到CHIP 4聯盟倡議,顯示美國希望獲得半導體業者更有力的支持,可預見台廠IC設計與晶圓代工業者在中國大陸市場的業務將受到更多限制,也會影響台廠全球布局規劃。另外,特別須留意中國大陸被迫加速自主半導體製程技術與設備開發,約3~5年後,其成熟製程將足以威脅台系晶圓代工廠。

楊可歆觀察,在加拿大註冊、總部位於中國大陸的MinerVa Semiconductor新品礦機的SoC(系統單晶片)被揭露採用中芯國際7nm製程,該產品於2021年7月出貨,顯示中國大陸在缺少EUV設備情況下仍未放棄發展先進製程,而且令人驚訝的是進程如此迅速。資策會MIC盤點中國大陸境內晶圓代工業者邏輯晶片製造能力,官網揭露中芯國際目前可做14nm,而台積電南京廠可做16nm;然而,從財報資訊觀察,中芯國際自2022年第一季便不再公布各製程節點營收占比,改以晶圓尺寸替代 (如圖3紅框所示),一般認為中芯國際隱藏各製程銷售情況是為防範美國打壓其進口半導體設備預做準備。

圖3. 中芯國際各製程節點營收貢獻比重

地緣政治影響

考慮美中對立情勢,資策會MIC表示可預見中國大陸未來在先進製程發展中所需之設備、軟體、關鍵零組件、耗材均將受到出口管制;另從晶片法案到CHIP 4聯盟倡議,足見美國希望獲得半導體業者更有力的支持;台廠在美國加大管制的情況下,IC設計與晶圓代工業者在中國大陸市場業務將受到更多限制。另一方面,中國大陸被迫加速自主半導體製程技術與設備之開發,預期3至5年後,其成熟製程將具備威脅台系晶圓代工廠之能力。

資策會MIC指出,中國大陸本土半導體設備業者中,備受關注者包括上海微電子、北方華創、中微公司,尤其後兩家業者分別專精於薄膜沉積設備與蝕刻設備;近年中國大陸積極發展設備、材料國產化,綜整資訊顯示中國大陸廠商在刻蝕、清洗、塗膠顯影等設備供給率大幅提升,部分甚至成為主要設備供應商(參考圖4)。

圖4. 中國大陸晶圓代工業者技術及半導體設備業者盤點

最後,觀測整體半導體技術發展趨勢,資策會MIC資深產業分析師鄭凱安指出,未來異質整合封裝發展值得關注,隨著全球封測產業市場規模持續成長,除了專業委外封測(OSAT)廠,晶圓製造大廠如台積電、Samsung、Intel也開始布局先進封裝技術,加大先進封裝資本支出。異質整合封裝可應用於高階運算晶片堆疊密度與運算效能提升,以及矽光子光電整合晶片製作,可提升光電訊號轉換及資料傳輸效率,將有利於滿足智慧型手機、車用、航太、醫療、物聯網等終端應用產品整合多元化功能與提高運算效能等需求(可參考《異質整合系列-2:先進封裝技術發展趨勢》一文)。


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《能源系列報導》從零開始認識核能發電:核融合的技術與挑戰
王欣一/北美智權 專利工程師
如果核能電廠說來說去總離不開「放射性廢棄物」的處理疑慮,那這個世界上有沒有發電效率堪比現行的核能發電,但又不會產生那麼多「放射性廢棄物」的發電方法呢?其實答案就在我們抬頭就看到的太陽裡。這裡說的不是太陽能,而是科學家口中的小太陽 — 核融合。目前商業核能發電設施利用的幾乎都是核分裂,想要穩定的核能,也許核融合更值得嘗試。

核融合技術大約在1950年代初試驗成功,一直是個人類終極能源的方向。核融合技術到底是為什麼這麼吸引人?

核融合的原理

核融合是將兩顆輕的原子核結合後,產生出一顆較重的原子,並在結合的過程中,因為較重的原子的質量會略有損失而釋放出能量的反應。核融合簡單來講,就是像氫或者氘(音同刀)、氚(音同川)的原子核,經過融合,變成一些像是氦的原子核等較重的原子核,同時放熱的過程。這種反應是大質量星球發光發熱的主要能量來源,也是氫彈的威力主因。因為兩顆原子核同樣各自帶正電,所以要把兩顆帶正電的原子核融合在一起是非常困難的,原因是把兩個原子核結合在一起時,會有一股相斥的電磁力必須要先克服,稱為庫侖障壁。如果兩顆輕的原子核有足夠的動能或承受了足夠的壓力而足以克服電磁力的壁壘障礙時,接近到核力可以發揮作用的距離,就可以使得兩顆原子核間的核力影響大於電磁力,才會黏在一起,產生一個更重的原子核,核融合就發生了。

在探索新能源的路上,人們把希望投向效果更好的核融合。與核能發電不同的地方是,核能發電運用鈾元素分裂時的質量損失,來製造能源。而核融合運用原子核加總的力量,讓兩顆輕的原子核緊靠在一起,來產生反應。但是,因為任何的原子核本身都帶有正電,所以必須運用高達上億度的高溫環境,而且還要維持夠長的時間,讓原子核游離成電漿狀態,使相斥的原子核可以互相靠攏在一起。而這項超高溫的電漿化技術正是核融合發電最難克服的技術之一。與核分裂相比,核融合同樣能放出巨大能量,且核融合產生的廢料更容易處理。通常是使用氫的同位素例如氘、氚核作為融合原料,這些成分在自然界的水中含量豐富,不會有開採耗盡的問題。

核融合的原料

理論上任何兩個輕原子核都能黏在一起產生能量。但質子愈多原子序愈高的元素,原子核間的排斥力就愈大,將其黏在一起的條件也就愈苛刻,所以大部份的研究都放在最輕的幾種元素上。核融合目前最有前途的原料組合包括氘-氚融合法、氘-氘融合法、質子-硼融合法、和氘-氦-3融合法4種。

氘-氚融合法
氘-氚融合反應的原料,是一顆質子一顆中子的氘,和一顆質子兩顆中子的氚。如《從零開始認識核能發電:核反應爐之建置及運作 》一文所述,這兩者都是氫的同位素。反應之後的產物是氦-4、一顆中子和能量。因為有反應溫度低,容易達成的優點,氘-氚融合反應目前應該是所有核融合反應中最有商業前途的一個。兩種原料中,氘是一種自然界穩定存在的物質,從自然界的水中取得的重水裡就有氘,來源不是問題。但氚是放射性同位素,半衰期只有12.3年,所以自然中含量有限,但可以由鋰的人工核滋生反應而得,算是目前最容易的來源。

氘-氘融合法
氘-氘融合法的優點是只用氘和氘反應,所以來源不是問題,原料沒有枯竭的風險。氘-氘融合法可能會產生氚、氦-3、質子和中子,所以產物氚還可以再回頭和氘進行前述的氘-氚融合反應,所以有可能可以靠中間產物氚持續進行氘-氚融合法與氘-氘融合法的混合反應。

質子-硼融合法
質子-硼融合法是直接拿質子去轟擊硼最常見的同位素硼-11,並產生三個氦原子核。這種反應的優點是不會產生中子,免除了新生中子衍生的放射性同位素汙染分離處裡的問題。

氘-氦-3融合法
氘-氦3融合法會產生帶正電的質子。如果利用電磁場的禁錮力,可以讓質子不會亂跑。其餘的產物是氘、氦-3和氦-4,都是無輻射的物質,所以這種反應的優點是產物相對比較乾淨。氘-氦-3融合法還有幾個額外的好處。首先,反應產生的質子可以用非熱力的方式進一步發電。其次,這種融合法產生的能量收益還不錯。最後,這個融合法的條件,還在發展中的磁力型和雷射型核融合反應爐的能力之內。因此,被認為是可以在真正的無中子核融合出現前,作為一種過渡的技術。

核融合的困難

如前所述,核融合的困難點在於要如何克服原子核間相斥的電磁力,這也是核融合至今還未成功商業化的主因。在太陽的內部和氫彈這兩個已知的實例中,都是靠特別的原因,讓物質處於極高的溫度下。例如,太陽是因為極大的質量產生的重力聚合效果,使得物質像洋蔥一樣層疊壓縮,而造成內部產生極高的壓力,而足以克服帶正電的原子核間相斥的電磁力,讓核力大到能黏住兩顆帶正電的原子核,並因此持續的進行核融合反應。另一方面,氫彈則是因為用核分裂來製造高壓高熱的環境,使得核分裂的爆炸力能轉為足以克服帶正電的原子核間的斥力,再藉由極高的壓力使得核融合的條件能達成。

目前有兩種看起來比較有希望的核融合方法,可以在核融合反應爐中產生這種超級高壓高熱的環境,以利維持核融合反應的發生。其中一種可行的方式是利用甜甜圈型的電環造成強大的磁場,可以將帶正電的原子核壓縮禁錮在反應爐的中心,並且以磁場產生足以發生核融合反應的環境。這種核融合反應爐的技術障礙在於如何持續提供大量的電能,以維持理論上能讓反應爐「著火」的高溫,直到核融合反應能發生,並開始有額外的能量產出。就像是要維持火柴的火苗持續燃燒,直到木炭著火能自行燃燒一樣。

另一種可行的方式,是借助雷射的力量來點燃核融合所需要的火苗。核融合燃料會先被製成針頭般大小的丸粒,並將雷射的能量由四面八方聚焦到這個目標上。當雷射聚焦到燃料丸粒的表面時,雷射的能量會像放大鏡聚焦太陽光讓紙張冒煙一樣瞬間引爆燃料丸粒的表面。引爆會產生震波。從物理的角度來看,震波就是一種壓力的傳遞。如果控制得宜,爆炸產生的震波可以均勻又同步地從表面傳到丸粒中,在傳遞過程中因表面積逐漸縮小而造成壓力逐漸增加,直到壓縮到核心的燃料足以點燃核融合反應。核融合反應一旦發生,連鎖反應會再向外擴及整個燃料丸粒,於是產生大量的能量。

既然核融合發展技術這麼艱難,為什麼還會被認為有發展潛力呢?原因就在於核融合發展技術的發電原料在自然界中存量豐富。而且核融合反應後的放射線,比現在所謂的核電相對低很多,所以不會有廢料放射性的安全問題。核融合需要克服的技術還很多,目前還處在實驗的研究階段,需要有企業家的贊助與科學家的智慧一起攜手為人類的福祉努力;好消息是,已經有企業家與科學家一起攜手在地球的環境下創造出「人造太陽」的合作計畫。

什麼是「人造太陽」?

「人造太陽」指的是模擬太陽環境的核融合反應裝置。反應過程產生巨大的能量,來模擬太陽等恆星內部的核融合反應,所以這種核融合反應裝置被稱為「人造太陽」。根據科技新報的報導,不久前比爾蓋茲、谷歌和許多私募股權公司等投資成立的核融合公司(CFS),開始著手建設核融合反應爐。目前技術上來說,可行性較大的可控核融合反應裝置,是被稱為超導托克馬克的技術。這是一種利用磁場控制核融合的環形容器,例如國際熱核融合實驗反應爐(ITER)就是這種裝置,在2020年正式進入最後安裝階段。而核融合公司的研究裝置也是基於超導托克馬克所設計的技術。雖然目前對此反應爐裝置設計及具體方案沒有太多詳細資訊,但證明了有企業家願意贊助與科學家一起攜手為人類的福祉努力。


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