「冷聚變」科普簡史(三):中國和亞洲的未來,以及商業前景

2021-01-15 GolevkaBao

本章將大致概述LENR可能的商業未來,以及中國和印度在「冷聚變」的現狀

本文是關於「冷聚變」的三部曲系列中的第三期,也是最後一部分。

點擊下方可閱讀第一期和第二期。

第一期:「冷聚變」科普簡史(一):神話?科學騙局?一個潛在的能量懸念

第二期:「冷聚變」科普簡史(二):日本以系統性方法取勝,谷歌緊隨其後

01「冷聚變」的商業化未來

可以肯定的說,在「冷聚變」確認其存在(現在並未能完全公認)的前提情況下,如果它在所有意義上都得到貫徹,那確實就有可能在許多科技領域帶來革命性的發展。此外,「冷聚變」很可能只是一個更廣泛的核反應家族——低能核反應(LENR)中的一種,這種反應發生在高密度材料中,可以產生能量而不釋放危險的輻射,並且可以通過相對簡單、緊湊的裝置實現。

從ICCF-22會議和相關的研究文獻來看——不過首先,我們應無視各種聳人聽聞,且令人懷疑的說法,因為這些說法仍繼續在混淆視聽——我們有理由預計,在未來5到10年內,第一批潛在的商業應用,將出現在溫度高達200的範圍發熱領域。

致力於LENR技術商業化開發的美國領先企業之一——布裡淵能源公司(Brillouin Energy Corporation,BEC)的LENR實驗。

早期應用可包括房間和建築物的供暖——這已經是一個非常大的市場 ,以及各種工業過程的制熱(如換熱器)。其優點包括體積小、可長期運行(可能長達數年)、無需使用石化燃料和完全沒有二氧化碳排放。即使在需要燃料補給的地方,氫的供應幾乎是相對無限量的,而且價格低廉。

未來基於LENR的加熱系統示意圖

在此我們應該注意的一點是,「冷聚變」已經顯示出了其可將每克氫氣所釋放的能量,是化學燃燒的數百倍這一潛力。如果經過優化,這個係數可能會增長到幾萬倍,甚至幾十萬倍的能量。

從日本對「冷聚變」反應堆材料的研究結果也表明,「冷聚變」反應堆的製造成本可以算是相當低廉。然而,這些潛在的優勢建立在這樣一個假設上:即產生熱量的水平可以以一種安全的方式進行調節,並且主體材料不需要過於頻繁地更換。對於在這一點,筆者認為是極有可能實現的。

溫度越高,「冷聚變」反應堆所能夠提供的功率密度越大,其潛在的應用範圍就越廣。例如,在小巧便攜的形式下,「冷聚變」裝置可能在未來被證明適合為汽車和飛機提供動力。但筆者不打算在此作進一步的推測,僅是提供一些初步的方向參考。

02「冷聚變」在亞洲的現狀

從上一期介紹中來看,在「冷聚變」實驗和相關技術領域,日本似乎是當今世界上領先的國家,那麼其他亞洲國家呢?印度和中國呢?

從ICCF-22的討論中,筆者得到的印象是:「冷聚變」領域研究如今在印度只是勉強存在著。這一結果其實挺令人驚訝的,這是因為已故的伊因加瑜伽(PK Iyengar),其為印度核項目創始人之一、在弗萊什曼-龐斯實驗期間擔任Bhabha原子研究中心(BARC)主任,後來成為「冷聚變」研究的重要支持者。

在他的領導下,BARC進行了各種重要的核領域實驗研究,驗證了「冷聚變」的一些基本現象,並在一定程度上證明了它們的核來源。早在1989年底,印度原子能機構已經出版了一本由伊因加瑜伽(Iyengar)和他的同事斯裡尼瓦桑米(M Srinivasan)共同著作的書,書名為《BARC冷聚變研究》。在印度「冷聚變」研究的巔峰時期,從數據來看,其全國各地的研究小組都參與其中。

那麼,後來究竟發生了什麼?1990年,伊因加瑜伽(Iyengar)離開BARC後,成為印度原子能委員會主席。與此同時,他在BARC的繼任者似乎對「冷聚變」持強烈的反對態度,並不失時機地關閉了這一領域的任何工作。

與其他許多國家一樣,印度的「冷聚變」研究也因美國主流科學界對「冷聚變」的排斥而深受影響,以及由此產生的與這一方向相關聯的研究工作也是備受汙名。

好消息是,自2016年以來,「冷聚變」在印度又有了起色。據報導,印度國家熱能公司正在資助位於孟買的印度理工學院的一項「冷聚變」研究。其他十幾個研究小組也在積極開展「冷聚變」工作,這似乎激起了該國的年輕研究人員的興趣熱潮。儘管如此,其資金水平仍然很低。

最後,中國呢?

雖然可獲取的可靠或系統性信息其實並不是很多,但可以確定的是,在我們國內該領域的研究活動或多或少都一直在進行(但是沒有大規模的投入),中國的頂級學術機構清華大學起到了主導作用。正如我們所見,長期以來國內對「冷聚合」領域一直保持極為低調地態度,就像16年在廈門舉辦的ICFF-20(國際冷聚變大會)中,國內的科研人士在參與討論的時候,也是極為謹慎與低調。這很可能是由於該領域在國際科學界的公認度、國內的系統性基礎設施和科研人力等因素所致。

從國內對「冷聚變」領域的態度來看:

雖然這麼說有些以偏概全,但是像中科院物理所曹澤賢教授這一級別的學者,曾在《賽先生》公眾號中撰寫過一篇「冷聚變鬧劇|學術不端」的文章,也很好地體現了不少國內學者的態度,文中表示「冷聚變」領域由於存在研究數據模糊、實驗偽造、無法重複等現象,而致使其貼上「偽科學」的臭名聲。另外,文中還有一個極為有趣的觀點,「冷聚變」——作為病態科學 (pathological science) 的典例。即因某一現象而提出反經驗的奇怪理論,起初對外全宣稱其有著極高的準確性和可靠性,然而其對於隨之而來的質疑總是以隨口現編的藉口進行搪塞,這致使其支持者在掀起初期熱潮後迅速跌入谷底,並被公眾嗤之以鼻。

從基礎性設施、科研人力因素來看:

在國內,隨著對核聚變領域的研究深入,氚自持、氚防護、等離子體的穩態約束問題,以及聚變能商用化都是不小的阻礙。因此該領域就產生兩個派系,一派屬於「理想派」,哪怕困難再多也覺得一定可以克服,他們選擇專注於「熱核聚變」領域的研究。另一派屬於「理性派」,這一派則認為憑現有的技術水平(如材料,理論,設備等)可能在「有生之年」都無法實現,所以這派人選擇轉向與該技術原理基礎基本一致的裂變研究,甚至是放療等領域上了。

因此國內實在沒有多餘的科研人力,可以投入到「較為模糊」的冷聚變領域,除非在國外有明確可靠的論文或項目發出來之前,國內較為不關注並不是一件奇怪的事。

另外,在2015年的《中國核發展》報告中,核工程師郭文濤用以下幾句話描述了當前我國對「冷聚變」的態度:

在中國,「冷聚變」的研究還處於起步階段。國際上的「冷聚變」領域是否會有突破,中國還在觀望。中國對LENR的態度是,等到有可靠的信息表明這個領域已經有了真正的突破。那些支持LENR的人對此感到十分遺憾,這是因為這一舉措也意味著中國很可能會錯過發展LENR技術的最佳機會,萬一這種現象可以商業化使用呢?

目前來看,這種態度一直持續到最近。然而,國內不少個人出資的實驗室也有不少新動向(可靠性有待考究),但都出現無法重複這一關鍵問題,這裡不多贅述。例如,在去年8月中旬,西安秋然實驗室的胡秋然研究員,在其冷聚變研究社群內表示,第一次成功復現出日本水野的「冷聚變」實驗——鎳網鈀塗層,真空充稀薄氘氣在特定加熱條件下出現穩定的「過剩產熱現象」。然而,隨後再換為氬氣後無果,並且原來氘氣條件也變得無法重複。

另外,原先預計今年在中國舉辦的冷核聚變國際會議(ICCF 23)可能會給我們帶來一些新的信息,然而由於疫情原因可能推遲或取消。

最後,筆者借用德國某馬普所的一位物理學家的評論進行結尾:「冷聚變這件事向我們揭示了一個我們可能不太願意接受的事實,即這個世界上80%的物理學家其實根本不懂物理。」當某一種看似可能改變世界的「物理現象」發現時,人們總是一窩蜂地想趕著前頭進行研究,若出現了與預期相悖的負面結果時,又無法用物理很好地分析與解釋結果原因。甚至,還出現過在某一領域已發表數百篇高質量水平文章後,有人發現其結果的真相只是儀器所產生的幹擾信號這種荒謬的事件。所以就如同曹澤賢教授對所有物理學家所勸誡的那樣:我們懂得的那麼點物理,一旦我們讓豬油蒙了心,很難保證我們不會誤入歧途。

這是該系列的結尾。點擊文首可閱讀第一期和第二期。

關於核能的更多閱讀:

核反應堆「新革命」:新一代超小型核燃料,將完美解決核洩漏問題稠密等離子焦點:

第三期:「第3期」「核能」最熱門理念:一種更便宜、更快的核聚變方法

撰寫:GolevkaTech

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#硬核科技#

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