中国航空报讯：近期来自科学家的一个关于新聚变核电技术的报告很是鼓舞人心，但是我们与“清洁能源圣杯”仍有距离。

该项技术由新南威尔士大学（the University of NSW）的海因里希·霍拉（Heinrich Hora）与其同事提出，利用强大的激光聚合氢和硼原子，释放能用于产生电能的高能粒子。然而，和其他核聚变技术一样，此技术的困难之处在于如何可靠地启动反应并利用能量。

什么是聚变？

聚变是为太阳和恒星提供能量的反应。它在两个原子核被强迫靠近时发生，两个原子核结合成一个，并释放能量。如果反应能在实验室被人工控制，它就有可能实现在零碳排放的同时，产生接近于无限的基本负荷电力。

实验室最容易制造的反应是两个同位素氢原子，氘和氚的聚变反应。反应的产物是氦原子和一个快速移动的中子。大多数关于聚变的研究都实现了这个反应。

氘-氚聚变在一亿摄氏度时进行最好。聚变产生等离子体束，等离子体是用来形容物质在高温中呈现的类似火焰的状态， 但是如此高的温度是很难达到的。

利用聚变能量的主要方法称为“环形磁约束”。超导线圈被用于产生比地球磁场强一百万倍的磁场来约束等离子体。

科学家已分别在英国（欧洲联合环状反应堆，the Joint European Torus） 和美国（托卡马特聚变测试反应堆，the Tokamak Fusion Test Reactor）成功完成了氘-氚聚变实验。实际上，一场氘-氚聚变运动今年将在英国进行。该实验使用大量外部加热能量启动聚变反应，并且反应使用的能量比反应本身产生的能量更多。

主流聚变研究的下一步包含一项称为ITER的实验（国际热核聚变实验堆），该实验在法国南部进行准备。在ITER实验中，由反应产生的被约束的氦离子会释放和外界热源相同的能量。高速中子的能量是氦离子的四倍，总能量相当于原先的5倍。ITER实验是在建造发电站之前的概念证明。

使用氢和硼进行反应的不同在哪里呢？

霍拉和其同事报道的技术使用激光制造极强的限制磁场，另一束激光用于加热氢-硼燃料小球以达到聚变点火点。

当一个氢原子核（一个质子）和一个硼-11原子核发生聚变，反应产生3个带能量的氦原子核。和氘-氚反应相比，该反应的优点在于不产生中子，因为中子不易控制。然而，氢-硼反应很难激发。霍拉的解决方法是使用一束激光加热燃料小球增加温度，并用另外一束激光加热金属线圈产生约束等离子体的磁场。

该技术使用极短的激光脉冲，仅持续几纳秒。所需的磁场将会非常强，大约是氘-氚反应中所需磁场强度的1000倍。日本的研究人员已用该项技术制造出了强度接近的磁场。

霍拉和其同事称他们的这种方法能在燃料小球中产生“雪崩似的效果”，也就是说将产生比预期更多的聚变。尽管有实验证明通过定制激光束和目标能增加聚变反应速率，但要想与氘-氚反应速率持平，还需在一亿摄氏度下将反应速率提高一百万倍以上。没有试验证明这种程度的增加是可行的。

未来走向哪里？

这项利用氢和硼反应的实验当然产生了很有吸引力的结果，但是霍拉和其同事推出的5年内实现聚变能源计划看起来很不成熟。其他组织也尝试过用激光激发聚变。比方说美国国家点火装置（The National Ignition Facility）已尝试过使用192束激光集中在一个小目标上以实现氢-氘聚变引燃。

这些实验只达到了单次实验点火所需的三分之一的条件。这些挑战包括目标的精确定位，激光束的不统一，以及伴随目标爆炸而产生的不稳定性。

这些实验一天进行两次。然而，现实中一个发电站预估需要一秒进行相同的10次实验。聚变能源的研发看上去最有可能被主流国际项目实现，其中ITER实验为核心。澳大利亚也和ITER项目在理论和建模，材料科学和技术开发领域有合作。

其中大部分实验是与澳大利亚核科学技术组织（Australian Nuclear Science and Technology Organisation） 合作， 在澳大利亚核研究所（ANU）进行的。澳大利亚核科学技术组织是与ITER合作协议的签署者。这就意味着，智能创新和新概念总是存在发展空间，并且对聚变技术的各种投资也会源源不断。

来源：飞机E族，原载地址：http://www.feijizu.com/news/20200324/599758.html欢迎分享本文！