冷核聚变：大突破还是大骗局？ 本文转载自/ 奇 云先生博客。
1、这一次真的是“冷核聚变”吗？
冷核聚变（Cold Fusion）是指在接近常温常压和相对简单的设备条件下发生的核聚变反应。核聚变反应中，多个轻原子核被强行聚合形成一个重原子核，并伴随能量释放。它的专业名称是“低能核反应”。 据美国物理学家组织网2011年11月8日报道：意大利波隆纳大学物理学家安德烈·罗西（Andrea Rossi）宣称，由他制造的一种名叫“E-CAT”的“镍氢冷核聚变装置”，已经成功实现“冷核聚变”，不久即将批量生产并投入实际应用。 消息传出，在学术界引起的震动不亚于一次真正的核爆炸，因为许多科学家都在梦寐以求地寻找新的核聚变途径。按照目前的核聚变原理，核聚变只能在极端的高压和高温条件下才能产生。如果能实现冷核聚变，便意味着人类将拥有几乎取之不尽、用之不竭的清洁能源。 据报道，罗西的“E-CAT”装置于2011年10月28日在博洛尼亚大学正式公开测试。出席此次测试活动的人员，主要是罗西的首批匿名客户和媒体记者。到场的还有一些知名人士，其中包括两位观察员，一名是瑞典皇家科技协会的理论物理学副教授、瑞典质疑协会会长汉诺·埃森；另外一名是乌普萨拉大学的斯文·库兰德教授，同时也是瑞典皇家科学院能源委员会会长。这两位的使命主要是对公开测试的科学性进行监督。
据罗西介绍，E-Cat装置可以根据设计功率的不同，随意进行配置。这次进行公开测试的E-Cat装置，包括一个不锈钢反应容器，置于一个铜管内部，水流经铜管和不锈钢反应器的夹层。设置了水和氢气的进口。通过铜管外缠绕的电阻流经的电流给反应器充电，当达到一定温度的时候，反应器开始工作。 实验结果产生了大概持续6个小时的稳定于4.69千瓦的能量供应。另外，需要输入能耗大概是330瓦，其中30瓦用于该设备的电子控制部分。能耗比这个装备产能的十五分之一还要小。 与传统核反应堆不同，“E-CAT”装置不用放射性铀、鈈为燃料，而是利用普通的非放射性镍和氢为原料。将极微小的镍粉颗粒放在一个容积为一升的小容器中，与一些未公开的（知识产权的原因）非放射性催化剂混合，和氢气一起加温加压，温度升到450—500摄氏度左右，即开始发生核聚变反应，同时产生大量的热能。镍和氢价格便宜，储量丰富，储存运输成本低。而“E-CAT”装置用料又非常的节省。100克镍粉至少可供10千瓦级镍氢冷核聚变装置使用半年，10千克镍粉可供兆瓦级镍氢冷核聚变装置使用半年。以煤耗357克/千瓦时计算，燃10千克镍粉即相当燃1500吨煤，二者相差15万倍。另据罗西计算，一克镍粉释放的能量相当于500桶石油。现在一磅镍价值不到20美元。因此，罗西的镍氢冷核聚变装置运行所耗燃料的价值是微不足道的。 传统核反应堆为了防核辐射外泄，外壳需要几米厚的铁和钢筋混凝土保护，当铀、鈈燃料用完后放射性仍保留达数千年。同时，需放在冷却池中用水冷却一年多才能安全的运送到储存地点保存起来，这对安全和环境具有潜在的危险。罗西的镍氢冷核聚变装置在工作时的放射性主要是低能的γ射线，只需要加2厘米厚的铅保护即可。反应堆关闭数分钟后即无任何放射性，且无任何核废料产生。因此镍氢冷核聚变装置周围的居民无需担心核辐射和核泄漏危险。传统核电站，为了保证安全，核反应堆的核燃料棒的处理储存都是代价高昂的。而储存运输普通的镍则耗费无几。
安德烈.罗西表示，他制造的一个机器已经成功实现“冷聚变”，但是其他科学家怀疑这一过程是否能够变成现实。
罗西镍氢冷核聚变装置的产业及商品化正加速推进。在希腊，一个兆瓦级镍氢冷核聚变站建设正在加紧进行，330台反应堆正进行装前测试。美国一公司已签订合同准备在美国制造销售。还有几个公司在洽谈中。据罗西称，3千瓦级镍氢冷核聚变装置只有拳头大小，兆瓦级镍氢冷核聚变装置可安装在一个集装箱内，可随意移动，所以又是一种可移动能源。 罗西的支持者们对罗西的镍氢冷核聚变装置推崇备至，甚至宣称：20年后，世界上不会有电缆，家家户户都使用自己的冷核聚变进行发电。所有的机动车都靠冷核聚变驱动，到那时，加油站也会集体消失。当然，这一切的前提是：罗西的实验和演示必须是真实可靠的。目前，该事件得到了包括福克斯新闻网、《福布斯》杂志等多家西方主流媒体的强烈关注，但真实结果仍然存疑，许多科学家质疑其说法违背物理学原理。科学家表示，罗西在声称他已经成功实现冷核聚变前，应该能让他实验室以外的其他实验室可以复制这项实验，并对其进行分析。能源顾问乔纳森·库米说：“在独立科学家能够复制这些实验结果前，(E-Cat试验)应该被视为一个骗局。”但是能源新机构纯能源系统的CEO斯特林·艾伦称，他参加了罗西的实验演示工作，E-Cat装置确实能够自我持续下去。《连线》杂志在线版发表的评论认为，如果说公开测试试验是有预先组织的、“神秘”观摩宾客也是作假的话，那显然没有经过什么精密的计算以来取信于其他人；而且罗西显然只准备把设备提供给他的大单客户进行交付前检验，这些人和他们的律师似乎不是什么容易愚弄的目标，因而无论这是一个世纪性的大突破还是一个大骗局，这家伙似乎都做好了长远准备，没打算“放一枪就跑”。
2、核聚变能源利用的前景和困境 核能有裂变能和聚变能两种。裂变能是重元素（如铀、钍等）的原子核在分裂过程中所释放的能量。目前世界上所有核电站都是利用裂变能进行发电的。其优点是少量原料就可产生巨大的电能、环境污染少和不存在对石化燃料的依赖。缺点是若核燃料无法控制则会导致能量输出急剧升高，造成失控和事故的发生；所产生的核废料有放射性，对环境会造成污染；同样也存在资源有限的制约。全球目前已建成以原子核裂变能量发电的核电站近500座。世界核电发电量已占电力总发电量的17％，不少国家已占30％以上。立陶宛占80％、法国已占78％。 核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，也不产生温室气体，基本不污染环境。地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘，经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。按目前世界能量的消耗率估计，地球上蕴藏的核聚变能可用100亿年以上。
要把核聚变时放出的巨大能量作为人类的能源，必须对剧烈的聚变核反应加以控制，因而称为受控核聚变。实现受控核聚变的的首要条件是需要极高的温度。两个氘核的聚变反应，温度必须高达一亿摄氏度；对于氘核与氚核间的聚变反应，温度必须在五千万摄氏度以上。 目前的受控核聚变研究，主要是沿着热核聚变的途径进行。将聚变所用的氘加热至上亿度，使整个氘燃料成为总体呈电中性，由带正电的氘离子和带负电的电子所组成的一团混合物，这样的混合物被称为物质第四态的高温等离子体。这样的反应方法使人很容易想到生炉子的道理：要想让炉里的煤燃烧，首先必须点燃足量的煤，使它们发出的热除了弥补散失的热量外尚有富裕，这样煤才能越烧越旺。
还有一个引发受控反应的必要条件，就是要对参与反应的燃料等离子体气团施以足够的压力和混合聚集，也就是对它们加以必要而充分的约束。因为在1亿度的高温下，等离子体中的粒子速度可高达每秒1千公里以上。如果不加约束，这些等离子体会在瞬间逃之夭夭。为了保证反应的持续进行，这种高温高密的等离子体气团还必须能维持足够长的时间，这就需要找到一个“容器”，并且利用约束手段将高温高密的等离子体约束起来，不让它损坏容器。 50多年来对核聚变的研究，不外乎沿着磁约束和惯性约束两大途径进行。磁约束是利用强磁场可以很好地约束带电粒子这个特性，构造一个特殊的磁容器，建成聚变反应堆，在其中将聚变材料加热至数亿摄氏度高温，实现聚变反应。惯性约束与磁约束不同，实际上对等离子体不加约束。而是利用粒子的惯性，在它们来不及跑散之前就发生聚变反应，以取得足够的能量。众所周知的氢弹爆炸就是采用了惯性约束，不过氢弹是靠原子弹引爆的，而人类目前还无法加以控制，于是就改用其它高功率物质（如激光、电子束、离子束）来轰击一颗颗微小的氘氚燃料丸，将它极其快速地压缩和加热，这实际上是一颗颗微型氢弹爆发。
受控聚变反应和受控裂变反应的实际研究都是从20世纪50年代初开始的，时至今日，核裂变反应堆或发电站早已比比皆是，而受控热核聚变的和平利用却遥遥无期。专家称，实现受控聚变是一个比登月还要困难得多的科学工程。乐观的估计认为，受控热核聚变能有望在50年后实现商业化。
3、冷核聚变实验曾经引发科学丑闻 既然受控核聚变是解决全人类能源和环保难题的唯一途径，受控热核聚变工程研究的前景又如此渺茫，因此有科学家坚持探索实现冷核聚变的可能性。 大约在1984年，有两位电化学家开始关注起在低温下产生聚变的课题。一位是马丁·弗莱西曼，英国皇家学会的成员和南安普敦大学的电化学研究教授；另一位是斯坦利·庞斯，美国犹他大学的化学教授。他们设想，如果强行把两个氘（氢元素的一个变种）原子核挤进一个容不下两个原子核的小空间，这两个氘原子核就有可能发生聚合。金属钯的分子结构便提供了适合这种要求的小空间。 www.ufoao.com这是UFO中文网，大家记住了吗？ 为了把氘核挤入钯金属的晶格中，他们制作了一个电解槽，电解槽里的重水中有所需要的氘原子，而电解槽的阴极是用钯制成的。他们的假说是：电流从阳极向阴极的运动会迫使氘原子核从重水移入钯的晶格，从而在那里发生聚变。因为这种聚变将会是在接近室温的条件下发生，比起在极高温度下发生的聚变，它是“冷的”。 1989年3月23日，弗莱西曼和庞斯突然举行新闻发布会，宣称在实验室的小型装置上，用钯作阴极电解重水，实现了常温常压下的“冷核聚变”。消息传出，整个科学界似乎都乱了套。美国犹他州的众议员欧文更是把冷核聚变说成“人类自发明火以来最伟大的发明”，犹他大学校长彼得森特意赶到华盛顿，为成立一个冷核聚变研究中心申请2500万美元经费，世界各地至少有1000个实验室先后行动起来。但是，始终没有人成功地重复出弗莱西曼和庞斯的实验结果，他们俩的故事也就成了科学界几乎人人皆知的反面教材。甚至被指为“病态科学”、“伪科学”，并与N射线、伪气功等现象相提并论。美国的高级科普杂志《科学美国人》(Scientific American)甚至提出要给弗莱西曼和庞斯颁发“搞笑诺贝尔奖”。1989年11月,美国能源部组织成立的一个由22人组成的专家小组,在经过6个月的调查后,对冷核聚变给出了否定性的结论,其中最重要的两条调查结论,其原文内容是  1)迄今为止所进行的有过热放出的实验结果不能提供令人信服的证据来说明,这种被称之为冷核聚变的现象可以作为能量的一种有用的来源.（2）被称之为冷核聚变的这一新的核反应过程的发现，其给出的证据是不令人信服的。美国能源部的这一报告，其影响当然超出了美国国内，对全世界这一领域的研究都带来了巨大的否定性影响。时至今日，国际权威学术刊物仍拒绝发表支持冷核聚变的实验结果。对于冷核聚变的许多进展很多人不以为然，抱着全然否定的态度。 2009年美国国防情报局（报告）预测冷核聚变这项新技术将引起世界更大范围内的关注和认可，也需要更多的调查。这个报告称：“可以彻底改变能源的颠覆性技术生产和储存，因为冷核反应比任何已知的化学燃料释放的能量要高出数百万倍。”
热核聚变示意图
4、冷核聚变研究在争议声中艰难前行
另一件影响较大的冷核聚变实验发生在2002年。当年的3月8日，享誉盛名的美国《科学》杂志发表的一篇研究论文。来自美国橡树岭国家实验室、特洛伊伦塞勒理工学院和俄罗斯科学院的科学家声称，在相当于三个咖啡杯大小的烧杯里面，观测到了核聚变反应发生的迹象。这篇论文招致了同行激烈的批评，而批评意见首先来自橡树岭国家实验室内部。在同意塔利亚克汉及其合作者向《科学》提交论文后，橡树岭要求该实验室的索尔特马什等人采用另外一种探测器进行检验。不幸的是，索尔特马什说，他们在实验中没有探测到核聚变反应发生的迹象，塔利亚克汉等人的结果纯属假象。塔利亚克汉则辩称，他这两位同事错误地理解了那些实验数据。橡树岭以外的科学家们迅速加入到这场论战，处处可见尖锐的评论。一些科学家将矛头直指《科学》杂志，指责《科学》不应当发表一篇极富争议的论文。 不过，这一次与1989年的“冷核聚变”事件的性质完全不同。弗莱西曼和庞斯是在论文没有发表之前就匆匆发布新闻的，而塔利亚克汉等人的论文是通过同行评审程序后公开发表的。《科学》杂志也希望“论文”的发表能够促进公开透明的讨论，这是非常正常的科学争论。 虽然主流科学界对冷核聚变持否定态度，但是也有许多科学家并未就此罢休，22年来，不断有人坚持探索“冷核聚变”的可能性。1989年后的十年里，美国海军实验室进行了超过200次实验，研究核反应产生的能量是否多于消耗的能量。无数研究人员自那时起都成了冷核聚变的信徒。美国麻省理工学院的彼得·哈格斯坦教授一直在进行“冷核聚变”研究；波特兰州立大学的约翰·达西教授不仅自己相信“冷核聚变”存在，还培养了一群弟子，继续这项研究；意大利的奥古斯都－蒙梯大学在重复“冷核聚变”实验中还取得了不小进展；德国、日本、以色列等国的科学家也在继续这项实验，他们甚至联合起来，成立了一个“国际冷核聚变科学协会（ICCF）”，每隔一年半组织一次学术研讨会。还有很多科学家关注冷核聚变研究工作,只不过多数处于“地下工作方式”。如曾在洛斯·阿拉莫斯国家实验室工作的科学家斯托姆斯,在靠近其住家附近建立一个冷核聚变实验室。在加州SRI研究中心(非盈利私人研究所)工作的麦库伯里,是最杰出的冷核聚变实验学家。已进行了20年的冷核聚变探索的麦库伯里声称,他已进行了5万小时的实验,并已50次“准确无误地”记录到装置产生多余的热量。麦库伯里说：“冷核聚变实验不能按要求进行重复实验的主要原因,是材料的问题。必须开发出一种拥有正确杂质混合物的钯,或开发出另外一种金属。”麦库伯里批评一些主流科学家不承认冷核聚变的事实。他引用量子力学之父普朗克的话说：“科学的每一次进步，都会推出一个葬礼。”麦库伯里说：“冷核聚变不是伪科学。以反伪科学为名扼杀冷核聚变，会把科学探索中的新生事物反掉。”也有科学家认为，科学上的真伪是相对的，今天反对的伪科学明天可能会变成真科学，而今天的科学明天说不定成为伪科学。的确，科学重在探索未知，科学也正是在探索过程中不断发展进步的。我们承认人类认识的相对性，人类只能不断地接近绝对真理，而不可能穷尽它。但相对之中有绝对。在一定的时间和空间范围内，科学就是科学，谬误就是谬误，科学是可以否定谬误、否定非科学的。我们对科学探索中的艰难曲折甚至失败总是予以理解和宽容，因为任何科研成果都不是轻易可以获得的。其中的失误，不少是科学探索中必须付出的代价。这是人类认识的深化和扩展。某些片面、过时的观点需要更新，某些失误需要纠正，这是继承与发展的过程。 毋庸置疑，冷核聚变的每一次实验的新突破，都将给人们带来惊奇甚至惊喜，但科学实验始终是一项严谨务实的工作，唯有经得起时间检验，并能够推广应用的研究发现才称得上是伟大的科学成果。因此，在答案揭晓之前，科学家们还不得不小心谨慎地对待每一项具体研究，反复验证实验的准确性、可行性，最大化地减少误差，去攻破一个又一个待解之谜。
E-Cat的新模型包括一个不锈钢反应容器，置于一个铜管内部，水流经铜管和不锈钢反应器的夹层。设置了水和氢气的进口。通过铜管外缠绕的电阻流经的电流给反应器充电，当达到一定温度的时候，反应器开始工作。装置非常简单，让人联想到多年前机器的旧管子。
氢弹爆炸
“可控核聚变”人类的终极能源
文/奇云
伊朗和朝鲜启动核聚变研究
能源与人类的生存密切相关，它是提高人民生活水平，发展世界文明和征服自然的物质基础。如果我们正视现实，那就不得不承认，我们正面临着前所未有的能源危机。目前广泛使用的能源主要是煤、石油和天然气，但是这些化石燃料的储量十分有限，可供使用的时间已屈指可数，据估计用不了100年即将耗尽而不能再生！因此能源危机决不是危言耸听，开发利用新能源已是迫在眉睫的任务了。所谓能源危机包括两方面：枯竭和污染。关于新能源的开发，目前除太阳能之外，最有发展前途的当属核能。核能的开发有两条途径：重核的裂变和轻核的聚变。 7月25日，伊朗《德黑兰时报》在头版头条刊登了伊朗将启动核聚变研究的消息，并配发了伊朗原子能组织主席萨利希接受记者采访的照片。报道称，萨利希是7月24日在 “国家核聚变项目”的启动仪式上宣布这一消息的。萨利希透露，伊朗用于核聚变研究的启动资金约为800亿里亚尔（约合765万美元），今后将根据研究的进程随时调整拨款。
在此之前的5月12日，朝鲜《劳动新闻》发布消息称，朝鲜自主掌握了核聚变技术，该技术是用于“能源生产”。当时，美国和韩国政府均认为朝鲜尚无进行核聚变试验的能力。6月21日，韩联社突然报道称，韩国核安全技术院于5月14日在韩朝边境测出空气中放射性物质氙的浓度为平时的8倍。韩国一位核技术专家在接受《朝鲜日报》采访时指出：“若制造氢弹的话，必须要用原子弹压缩氚。如果检测到氙含量异常，就有可能缘于原子弹爆炸。”其言外之意是朝鲜不仅进行了核聚变试验，而且在为制造氢弹做准备。
朝鲜宣称“自主开发完成”的“核聚变发电”，属可控核聚变。以朝鲜的国力、科技实力，根本不可能完成利用核聚变技术发电目标。英国《每日电讯报》甚至讽刺说，如果朝鲜的说法是可信的话，那么这个贫穷的国度将是世界上第一个掌握核聚变技术的国家。朝鲜是世界上最贫穷的国家之一，如果投资力度小于核聚变工程所需要的基本需求，再高的热情也无济于事。朝鲜虽然进行了有限的核开发，但由于起步较晚，要想在短时间内完成核聚变难度过大。促使核聚变发生的往往是核裂变。据美国方面的监测，朝鲜核裂变实验与完全成功尚有距离。因此，核裂变能力不足，也是阻碍朝鲜核聚变成功的关键。值得一提的是，拥有核聚变技术和拥有核聚变能源是两码事。就算朝鲜拥有核聚变技术，他目前也不可能拥有核聚变能源。
核聚变能源的诱人前景
大家知道，核能有裂变能和聚变能两种。裂变能是重元素（如铀、钍等）的原子核在分裂过程中所释放的能量。目前世界上所有核电站都是利用裂变能进行发电的。其优点是少量原料就可产生巨大的电能（百万千瓦核电机组一年只用一火车皮的铀燃料）、环境污染少和不存在对石化燃料的依赖。缺点是若核燃料无法控制则会导致能量输出急剧升高，造成失控和事故的发生；所产生的核废料有放射性，对环境会造成污染；同样也存在资源有限的制约。全球目前已建成以原子核裂变能量发电的核电站达到440多座。世界核电发电量已占电力总发电量的17％，不少国家已占20％、30％以上。立陶宛占80％、法国已占78％。在世界范围内核电的发展仍在继续。 核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。最常见的核聚变是由氢的同位素氘和氚聚合成较重的原子核（如氦）而释出能量。核聚变较之核裂变有两个重大优点：一是核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，也不产生温室气体，基本不污染环境。二是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘，经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。按目前世界能量的消耗率估计，地球上蕴藏的核聚变能可用100亿年以上。现在从海水中提炼氘的技术有的国家包括我国已经掌握，问题是核聚变过程如何控制并且把热量引出来进行发电，目前还有一些复杂的技术问题没有解决。一旦解决，整个世界能源问题就彻底解决，也就是能源问题得到终结了。正因为核聚变具有如此长远战略意义的重要地位，世界发达国家不断投入大量的人力、物力和财力进行研究开发。然而，核聚变的实现是十分复杂的非常困难的事情，
核聚变能源的利用难度大
要把核聚变时放出的巨大能量作为人类的能源，必须对剧烈的聚变核反应加以控制，因而称为受控核聚变。实现受控核聚变的的首要条件是需要极高的温度。两个氘核的聚变反应，温度必须高达一亿摄氏度；对于氘核与氚核间的聚变反应，温度必须在五千万摄氏度以上。怎样才能达到这一高温呢？利用原子弹爆炸时产生的高温可以引起氢核聚变，氢弹就是根据这一原理制造出来的。遗憾的是氢弹是一种不可控制的核爆炸，要使轻核聚变产生的巨大能量能为人类服务，就必须人为地控制聚变反应才行。那么轻核聚变反应能否加以人为的控制呢？世界上许多国家的科学工作者都在积极地研究受控热核反应的理论与技术问题。 目前的受控核聚变研究，主要是沿着热核聚变的途径进行。将聚变所用的氘加热至上亿度，使整个氘燃料成为总体呈电中性，由带正电的氘离子和带负电的电子所组成的一团混合物，这样的混合物被称为物质第四态的高温等离子体。这样的反应方法使人很容易想到生炉子的道理：要想让炉里的煤燃烧，首先必须点燃足量的煤，使它们发出的热除了弥补散失的热量外尚有富裕，这样煤才能越烧越旺。 还有一个引发受控反应的必要条件，就是要对参与反应的燃料等离子体气团施以足够的压力和混合聚集，也就是对它们加以必要而充分的约束。因为在1亿度的高温下，等离子体中的粒子速度可高达每秒1千公里以上。如果不加约束，这些等离子体会在瞬间逃之夭夭。为了保证反应的持续进行，这种高温高密的等离子体气团还必须能维持足够长的时间，这就需要找到一个“容器”，并且利用约束手段将高温高密的等离子体约束起来，不让它损坏容器。 50多年来对热核聚变的研究，不外乎沿着磁约束和惯性约束两大途径进行。 磁约束是利用强磁场可以很好地约束带电粒子这个特性，构造一个特殊的磁容器，建成聚变反应堆，在其中将聚变材料加热至数亿摄氏度高温，实现聚变反应。20世纪下半叶，聚变能的研究取得了重大的进展，托卡马克类型的磁约束研究领先于其他途径。托卡马克又称环流器，是一个由环形封闭磁场组成的“磁笼”，高温产生的等离子体就被约束在类似于面包圈的磁笼中。托卡马克装置通过约束电磁波驱动，创造氘、氚实现聚变的环境和超高温，并实现人类对聚变反应的控制。 惯性约束与磁约束不同，实际上对等离子体不加约束。而是利用粒子的惯性，在它们来不及跑散之前就发生聚变反应，以取得足够的能量。众所周知的氢弹爆炸就是采用了惯性约束，不过氢弹是靠原子弹引爆的，而人类目前还无法加以控制，于是就改用其它高功率物质（如激光、电子束、离子束）来轰击一颗颗微小的氘氚燃料丸，将它极其快速地压缩和加热，这实际上是一颗颗微型氢弹爆发。 受控聚变反应和受控裂变反应的实际研究都是从20世纪50年代初开始的，时至今日，核裂变反应堆或发电站早已比比皆是，而受控核聚变的和平利用却无一实现。由欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度等7方共同参与，为期30年，耗资100亿欧元的国际热核聚变实验反应堆（IETR）计划，至今尚未取得获取能源的阶段性成果。
ITER装置模型。底部的人隐含了装置的尺寸。
位于法国卡达拉舍的国际热核聚变实验堆
“人造太阳”无限清洁能源的梦想
国际热核实验反应堆计划也被称为“人造太阳”计划，与国际空间站、欧洲大型强子对撞机、人类基因组计划一样，是一个庞大的国际科技合作项目，需要多国科学家合作才能完成。其目的是借助氢同位素在高温下发生核聚变来获取丰富的能源。其原理类似太阳发光发热，即在上亿摄氏度的超高温条件下，利用氘、氚的聚变反应释放出核能。据悉，国际热核聚变实验反应堆将采用托卡马克装置。国际热核聚变实验反应堆中的托卡马克装置是一个直径超过12米、容积达837立方米的环形容器，里面环绕着超导电磁线圈。环形托卡马克装置外部的磁体能产生强烈的螺旋型磁场，能够约束热核聚变中产生的超高温等离子体。为了打造这一巨大的磁性笼子，国际热核聚变实验反应堆项目需要超过10000吨的铌合金制成的超导线圈，并且要用低温液态氦气来降温。ITER计划是实现聚变能商业化必不可少的一步，其目标是验证和平利用聚变能的科学和技术可行性。ITER计划集成了当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果，拥有可靠的科学依据并具备坚实的技术基础。国际上对ITER计划的主流看法是：建造和运行ITER的科学和工程技术基础已经具备，成功的把握较大，经过示范堆、原型堆核电站阶段，可在本世纪中叶实现聚变能商业化。I国际热核聚变实验反应堆计划的实施结果，将决定人类能否迅速地、大规模地使用核聚变能，从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程。因此，意义和影响十分重大。 2006年,中国、韩国、欧盟、印度、日本、俄罗斯和美国7个合作方达成一致,决定在卡达拉舍建造国际热核聚变实验堆。国际热核聚变实验堆组织理事会于2010年7月27日至28日在该组织所在地、法国南部的卡达拉舍举行特别会议,与会各方在时间和资金两个方面达成一致后,宣布《基准文件》生效,有关工程将从8月开始建造。这标志着ＩＴＥＲ计划进入决定性阶段。据专家估计,如果能尽快顺利动工,氘氚核反应可在2019年11月份试运行,晚于最初确定的2016年,正式投入使用可能要到2026年。
国际热核聚变实验堆
正在许多科学家们集中精力埋头研究受控热核聚变的时候，世界上却爆出了一个新闻：英国的费莱希曼和美国的庞斯突然于1989年3月23日在记者招待会上宣布，他们用电化学的方法，用“简单得像一年级大学生的化学实验”那样的装置，在厨房中进行了五年实验后，实现了冷核聚变。这个特大新闻，轰动了全世界。短短的几天时间内，世界各地很多科学家都积极投入进行有关实验，但是迄今为止，并无成功的捷报再度传来。那么，冷核聚变对人类来说究竟意味着什么？冷核聚变的热潮虽然已随着时间的流逝而冷却，但是它或多或少为我们开阔了思路：实现可控核聚变反应的途径不应该只限于一条。目前，低温核聚变仍然为科学家们所关注，他们对冷核聚变的事情既感兴趣又有怀疑。有人预言，冷核聚变一旦证实，肯定会引发世界范围的能源革命；也有人说，冷核聚变根本就不能实现，甚至被指为“病态科学”、“伪科学”。 如果说重原子核在中子打击下分裂放出的“裂变能”是当今原子能电站及原子弹能量的来源，则两个轻原子核聚合反应放出“核聚变能”就是 宇宙间所有恒星（包括太阳）释放光和热及氢弹的能源。人类已经能控制和利用核裂变能，但由于很难将两个带正电核的轻原子核靠近从而产生聚变反应，控制和利用核聚变能则需要历经长期的、非常艰苦的研发历程。
１９６７年６月17日，中国在新疆罗布泊上空成功地爆炸了第一颗氢弹。氢弹的研制，无论在理论上还是制造技术上都比原子弹更为复杂。跟原子弹相比，氢弹绝不仅仅是量上的突破，而是质的变化，是原理的突破。氢弹的爆炸成功，是中国核武器发展的又一个飞跃。美国从爆炸第一颗原子弹到爆炸第一颗氢弹用了7年零3个月，英国用了4年零7个月，苏联是6年零3个月，法国是8年零6个月，而中国只用了2年零8个月。这一速度当时在全世界引起了轰动，为什么中国能搞得这么快？这在世界科技界成了一个谜。中国是世界上第五个拥有原子弹的国家，而氢弹却抢在了法国前面，成为世界第四。当年中国爆炸第一颗氢弹的消息传到法国后，当时的戴高乐总统为此大发雷霆，他把原子能总署的官员和主要科学家叫到他的办公室，拍着桌子质问为什么法国的氢弹迟迟搞不出来，而让中国人抢在前面了。在场的人都无言以对，因为谁也解释不出中国这么快研制出氢弹的原因。
如果说原子弹的成功还部分借鉴了前苏联的经验，有前苏联专家帮助的成分，那么氢弹的成功则是在外界对我国绝对保密的情况下，白手起家创造出来的奇迹。首先有中央决策者的指示，毛主席特别要求“原子弹要有，氢弹也要快”。而氢弹研制前的“技术民主”更是把一项“不可能完成的任务”变成了可能。
“技术民主”是当时中国科技界的一个非常好的传统，大家坐在一起，有老科学家，有刚毕业的年轻大学生，有中层技术骨干，大家平等地进行讨论，各抒己见，畅所欲言，这里没有学术权威，只有科技工作者。不管是刚毕业的大学生，还是负责制造工作的技术工人，都可以到黑板上写出自己的想法，汇聚科学思想的火花。现在一些院士有时候一讲到这个事情，还是很兴奋。他们当中有老一辈的如王淦昌等，也有年轻一些的，如朱光亚、邓稼先等，这些专家都已经有很深的科学造诣，但是谁也没有见过氢弹，谁也没有研究过氢弹，氢弹对于他们来说是个未知世界，这个未知世界怎么去探索？他们心里也是没底的。所以，‘技术民主’、走群众路线这个办法是最能激发潜能和积极性的。40年后重新回忆氢弹成功，有着非常重要的现实意义，两弹精神今天仍然是取得成功的法宝。
在最好的情况下，每升海水中的氘聚变能够放出的能量，相当于燃烧300升汽油。如果单纯根据地球上海洋中氘资源总量估计，核聚变能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。 因此科学家可以夸下海口说“核聚变能够一劳永逸地解决整个人类能源问题”。不过，在人类实现可控核聚变方面还有一段路要走，科学家乐观估计大约50年。
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发表于 2014-11-24 02:01:53
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