北京時間8月20日夜間，國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表一篇物理學(xué)論文稱，研究人員發(fā)現(xiàn)一種電化學(xué)方法可以提升氘的核聚變速率。雖然這一實驗方法距離實現(xiàn)能量輸出超過輸入仍很遙遠(yuǎn)，但已展示出用低能量電化學(xué)過程在高得多的能級上影響核反應(yīng)速率的可行性。

　　該論文介紹，核聚變是太陽的能量來源，涉及兩個輕原子核結(jié)合成一個較重原子核并釋放出能量的過程。科學(xué)家們認(rèn)為，核聚變有潛力成為清潔能源，但目前的聚變反應(yīng)堆還不能產(chǎn)生足夠的聚變事件來產(chǎn)出比消耗更多的能量。

　　其中，一個控制聚變速率的因素是燃料密度：密度越高，粒子碰撞可能性越大，從而增加聚變發(fā)生的概率。有一種聚變方案通過結(jié)合磁場、溫度和壓力，壓縮核燃料(通常是氘的等離子體，氘是氫的重同位素)，使之達(dá)到聚變發(fā)生的臨界狀態(tài)，但這一技術(shù)還在開發(fā)中。

　　在本項研究中，論文通訊作者、加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)Curtis P. Berlinguette和同事合作，探索出一種提升氘聚變速率的全新路徑——利用電化學(xué)原理。他們設(shè)計出一個臺式粒子加速器，命名為“雷鳥反應(yīng)堆”，該裝置用一束氘離子流轟擊鈀靶：隨著植入鈀中的氘濃度升高，在已植入的氘和束流中新進(jìn)入的氘之間碰撞引發(fā)的聚變速率也增加，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

　　鈀靶還連接一個電化學(xué)電池，當(dāng)電池啟動時，會有更多氘注入靶中增加聚變速率。平均而言，與沒有電化學(xué)加載相比，其聚變速率增加了15%。不過，論文作者提醒指出，目前“雷鳥反應(yīng)堆”每輸入15瓦的能量僅能產(chǎn)生約十億分之一瓦。

　　《自然》同期發(fā)表同行專家的“新聞與觀點”文章認(rèn)為，高效核聚變目前仍然是個難題，“盡管如此，使用電化學(xué)方法來增加核聚變速率是一個重大成就”，本項研究憑借涵蓋了核物理、化學(xué)和材料科學(xué)的技術(shù)進(jìn)展，正為利用可獲取的臺式核反應(yīng)堆驅(qū)動低能核聚變的更廣泛研究鋪平道路。

　　(記者 孫自法 制作 樂小敏 視頻來源 施普林格·自然）

責(zé)任編輯：【周馳】