美核聚变研究开启“氘—氚”新时代

张梦然

2016年11月17日  来源：科技日报

　　科技日报北京11月16日电 （记者张梦然）核聚变研究进入全新阶段。据美国《科学》杂志在线版15日消息称，美能源部下属桑迪亚国家实验室日前在其世界最强辐射源——“Z机”（Z machine）装置内开启了氘—氚受控核聚变实验。当未来氘—氚比例达到50∶50时，它所产生的能量将是现有最大能量的500倍。

　　受控核聚变若能成功，几乎能使人类摆脱能源危机的困扰。其所需的原料——氢的同位素氘从海水中就可以提取，据估测，1升海水中提取出的氘若完全参与聚变反应，放出的能量相当于300升汽油燃烧释放的能量。而氢的另一种同位素氚，又名超重氢，半衰期为12年，极为珍贵和危险，但它与氘之间的聚变却最为容易，远远胜于目前常见的氘—氘聚变。

　　研究团队将氚—氘的混合物加注到设备燃料中，在加入氚之后，“Z机”会激发出更大的能量，其原本已经很惊人的产生中子数上限将得到前所未有地大幅飙升，当燃料与强电磁场融合时，中子数会提高60倍至90倍，新混合燃料产生的能量也将是原来的500倍。

　　然而，这种方式不能一蹴而就，在实验中第一次添加的氚仅用了不到氚总量的0.1%，在接下来5年中，继续添加到燃料中的氚和氘比例才能达到50∶50。

　　该项目团队高管迈克·库尼奥表示，创造出如此巨大能源的设备此前从未出现过。与位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（NIF）不同的是，“Z机”的磁场可以约束出现的α粒子，并沿着场线将它们捕获，从而汇集更多的能量来维持聚变。

　　不过，氚分子体积太小容易渗透到设备的任何部位，使用时需在设施控制以及辐射防护方面达到相当高的要求，实验必须非常谨慎地进行，团队也将在可控制的情况下逐渐增加燃料投放比例。

　　总编辑圈点

　　核聚变称得上是电力工业的“圣杯”，它清洁、低廉、安全，而且没有限量。“Z机”是目前世界上最强大、最高效的实验室脉冲辐射源，其利用强磁压配合大电流，可模拟重现恒星及其内核的极端环境。同时，其在核聚变上的潜力为解决能源危机提供了一种可能，一经点燃，它便可以在七百亿分之一秒的脉冲中释放相当于全球发电总量80倍的电量。开启“氘—氚”模式后，核聚变的未来又将开启新的篇章。