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    科學家逆向思維帶來奇思妙想 無中子核融合使核聚變更高效
    信息來源:施朗特輻射防護 發布日期:2013-3-18

     科學家逆向思維帶來奇思妙想無中子核融合使核聚變更高效

        就像西班牙征服者從來不會停止尋找傳說中的寶山一樣,能源界的物理學家也永遠不會放棄對核聚變能的探索。因此,一些科學家花費了納稅人上百億美元的資金,用來研發大型的機械裝置,因為他們相信這些機械裝置能夠提供最好的方法,產生原子核聚變所需要的高溫和高壓。而另外一些科學家則異想天開地以為有“冷聚變”的存在,每天在實驗桌上擺弄由不知名的金屬和含有氫的某種不明同位素的電解液制成的電極。
      

       
    無中子使核反應更安全高效

       
    在機器的試運行中,勒納使用了一種名為氘的氣體。氘,又名重氫,是氫的重同位素。許多大型核聚變反應堆都利用氘作為反應氣體,如修建在法國、耗資120億美元的國際熱核實驗反應堆,以及建于加拿大、耗資40億美元的國家點火裝置。但氘并不是勒納最終建議使用的氣體。實際上,他所提出的方法之所以能夠用較小的設備促成核反應的發生,是因為他想要實現的并不是核聚變本身,而是一種罕見的核子分裂形式。一般的核子分裂都需要使用高速運動的中子撞擊鈾或者钚原子,使后者分裂。但勒納則表示,他將利用質子(也就是普通氫原子的原子核)撞擊硼原子,使其分裂。這一過程在技術上被稱為“無中子核融合”。但是硼原子與氫原子核之間又的確會發生融合,兩者的結合體會隨后分解成3個氦原子,釋放大量能量。

       
    大型核子反應器一般將氘原子核融合,釋放中子,勒納教授提出的反應則不然。從能源產生的角度來看,勒納提出的反應模式是十分理想的,因為中子不帶電,極易從反應堆中逃走,同時帶走大量能量,導致能源無端流失。但氦原子核帶有正電,只要將反應器中加以適當電場,就能輕易將其捕獲,保證能量的最大化利用。此外,該方法也能更好地保護設備,提高反應的安全性,因為中子穿越設備時會對反應堆外壁造成一定損害,封存有害射線的能力變弱,從而使反應變得更加危險。
     新方式可促成核聚變

       
    與此同時,美國科學家埃里克·勒納卻認為,還有第三種方法能促成核聚變反應的發生。不過,他的實驗不適合在實驗桌上進行,因為他所用到的設備有好幾米長;但同時它的成本也要較前兩種方法低很多,整個實驗所需成本僅為幾萬到幾十萬美元,因為勒納所做的實驗并不是核聚變反應本身。1020日,勒納宣布,他所做的實驗可以稱得上是人類攀登到了核聚變這座“高峰”上的“大本營”,對實現最終的目標起著十分重要的作用。

       
    勒納所使用的設備被稱為“稠密等離子體聚焦裝置”。該裝置的工作原理是:首先,電荷被儲存在電容器中。隨后,集中電力通過浸泡在低壓液化氣體中的電極迅速釋放。電極的中心為帶正電的陽極,被體積更小的、帶負電的陰極所包圍。

       
    電容器放電之后,電子會流過液化氣體,將電子與原子核分開,形成等離子體。隨后,勒納使用電磁力將等離子體壓縮,形成等離子粒團。這一小團粒子的溫度非常高,能用來引發某些核聚變反應。按照勒納的理論,等離子粒團中的原子核會高速運動,當兩個原子核相遇時,會克服彼此間的靜電排斥力,并相互融合,從而發生核聚變反應。不過勒納解釋,并不是所有原子核之間都能發生融合,必須要是符合一定條件的才行。此外,為了能夠順利地進行研究,勒納還與同事一道在美國新澤西州創立了一家名為勞倫斯威爾等離子物理實驗室的公司。

       
    不過,勒納表示,他的等離子粒團目前還不能產生足夠的高溫使“無中子核融合”反應持續發生。但他已經證明他的設想是行得通的。如果將來某天,他使用的機器能夠成功破壞硼原子,使其發生融合,那么這一技術將會轉化成一種切實可行的科技。

     

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