世界最強輻射源:美開啟氘—氚受控核聚變實驗

2020-11-26 網易科技

（原標題：美核聚變研究開啟「氘—氚」新時代）

科技日報北京11月16日電 （記者張夢然）核聚變研究進入全新階段。據美國《科學》雜誌在線版15日消息稱，美能源部下屬桑迪亞國家實驗室日前在其世界最強輻射源——「Z機」（Z machine）裝置內開啟了氘—氚受控核聚變實驗。當未來氘—氚比例達到50∶50時，它所產生的能量將是現有最大能量的500倍。

受控核聚變若能成功，幾乎能使人類擺脫能源危機的困擾。其所需的原料——氫的同位素氘從海水中就可以提取，據估測，1升海水中提取出的氘若完全參與聚變反應，放出的能量相當於300升汽油燃燒釋放的能量。而氫的另一種同位素氚，又名超重氫，半衰期為12年，極為珍貴和危險，但它與氘之間的聚變卻最為容易，遠遠勝於目前常見的氘—氘聚變。

研究團隊將氚—氘的混合物加注到設備燃料中，在加入氚之後，「Z機」會激發出更大的能量，其原本已經很驚人的產生中子數上限將得到前所未有地大幅飆升，當燃料與強電磁場融合時，中子數會提高60倍至90倍，新混合燃料產生的能量也將是原來的500倍。

然而，這種方式不能一蹴而就，在實驗中第一次添加的氚僅用了不到氚總量的0.1%，在接下來5年中，繼續添加到燃料中的氚和氘比例才能達到50∶50。

該項目團隊高管邁克·庫尼奧表示，創造出如此巨大能源的設備此前從未出現過。與位於勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置（NIF）不同的是，「Z機」的磁場可以約束出現的α粒子，並沿著場線將它們捕獲，從而匯集更多的能量來維持聚變。

不過，氚分子體積太小容易滲透到設備的任何部位，使用時需在設施控制以及輻射防護方面達到相當高的要求，實驗必須非常謹慎地進行，團隊也將在可控制的情況下逐漸增加燃料投放比例。

圈點

核聚變稱得上是電力工業的「聖杯」，它清潔、低廉、安全，而且沒有限量。「Z機」是目前世界上最強大、最高效的實驗室脈衝輻射源，其利用強磁壓配合大電流，可模擬重現恆星及其內核的極端環境。同時，其在核聚變上的潛力為解決能源危機提供了一種可能，一經點燃，它便可以在七百億分之一秒的脈衝中釋放相當於全球發電總量80倍的電量。開啟「氘—氚」模式後，核聚變的未來又將開啟新的篇章。

本文來源：科技日報社-中國科技網 責任編輯：王鳳枝_NT2541

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    理論上任何低於鐵的元素都可以進行核聚變反應，並釋放大量能量，但是目前人類引發核聚變的手段，主要靠提高溫度，在所有核聚變當中，氫元素的核聚變反應所需溫度最低，其中又以氘-氚的聚變最容易實現。目前人類使用託卡馬克裝置，能穩定且持續達到的極限溫度是2億度，而且還是在壓力不高的情況下，根本無法點燃重元素的核聚變反應；如果不考慮反應溫度，那麼人類世界就能像《流浪地球》中的那樣，燒石頭就能獲取源源不斷的能源。為何是氘-氚，而不是氫的其他同位素組合？
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