冷聚变简介
2013-10-19 22:44:10   来源:网络   评论:0 点击:

冷聚变引是指理论上在接近常温常压和相对简单的设备条件下发生核聚变反应。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。冷聚变是在相对低温(甚至常温)下进行的核聚变反应。
       
       冷聚变又名冷核融合,是现在所用更正式名称——“低能量核反应”(low energy nuclear reactions, LENR)——的通俗名称,隶属于凝态物质核科学(condensed matter nuclear science,CMNS)的范畴。
  冷核融合为大众所周知起因于1989年3月“弗莱许曼-庞斯实验”的争议性——由科学家马丁·弗莱许曼(Martin Fleischmann)与史坦利·庞斯(Stanley Pons)所进行。当时有许多科学家努力重复该实验,却发现无法再现一样的结果。人们对冷聚变最大的责难集中在其实验的低重复性和核反应产物不匹配两点上。
  “冷聚变”,国际上也称其为“凝聚态中的核科学”。有学者认为,冷聚变现象是一种新的物理过程,对于轻水和氢气的过程没有核反应,只有重水和氘气有核反应,但是主要能量也不是由核反应产生的。氘氘聚变比x射线的发射要低几个数量级。所以叫冷核聚变是不完全科学的,建议叫电子——离子束缚态及其引发核过程。这个物理过程在自然界中大量存在,例如太阳耀斑放能。所谓黑洞、中子星、超新星、伽马爆、远伽马重复爆等天体现象也是这个物理过程,它也会对地球物理的能源机制给出新的解释,它对清洁能源有潜在影响。
   历史沿革
  开发冷聚变这一科学现象是对社会有积极作用的。Rchard Milton在他的文章《冷聚变——瓶子里的太阳》中对这个话题提供了深入的描述:“聚变发生在太阳的核心,几百万摄氏度的高温下,氢原子被力压缩到一起生成氦并且释放在氢弹的热核反应中的大量能量。因此,不难想象人们会投入大量的智慧和生命去驯服这种力量,就是所谓的在室温条件和拥挤的瓶子里发生聚变。”
  前面的引述中描述了这种新技术所产生的振奋人心的能力:提供便宜、充足和清洁的能量。聚变是危险的能源,人类没有办法使得它们按我们所需去运行。原因很简单:质子不会去关闭其他质子。
  早在1989年,马丁·弗雷舒曼说明他们掌握了一就公开表示他们发现了冷聚变,这个结果种可以获取无尽的清洁能源的方法,然而,由于他们无法复现冷聚变的实际结果,所以他们的发现并不被大众所认可。尽管大多数人因为实证的原因拒绝了这个科学理论,但还是有一些人感觉这个理论只是需要更多的开发,冷聚变工作仍然在悄悄进行中。
  近年来,在冷聚变的支持者中形成一种共同的观点:就是需要通过某种金属或晶体传导电流才能启动以产生能量。对于小粒子对氢原子碰撞引起聚变,大量中子移动产生惊人的能量的质疑在减少。一旦可以达成冷聚变实验中所产生的结果,那么人类将有能力将发电的方式转化为非集中式的,如每一家自行取暖和发电,并可以大胆地假设把水作为燃料。现在,冷聚变需要大量的时间去实验,冷聚变实验如同温室种植、海水脱盐和空间发动机等实验一样,需要数十年甚至更长的时间去开发。它们需要大量的投资、新工厂和长时间的研究。
   成本投入
  冷聚变是一项非常新的技术,在研发的初期需要大量的资本投入。据评估,设计一个反应器的原型在启动阶段需要几千万美元,才能让它运转起来。因为冷聚变的产品是一个革命性的产品并且改变世界的潜力,需要将名声打出去,要做到这一点也需要上千万美元。因为制造发电机的机器和零件与核反应堆相比并不昂贵。
  一个冷聚变反应器所需使用的燃料并不难找,而且价格也不像表面上看到的那样昂贵。冷聚变的燃料称作重水,1千克的重水需要1000美元,因为从普通水中分离重水需要大量的能量,因此它非常昂贵。
  但是问题不要看表面。实验者们需要从冷聚变反应中取得最大值的能量,这个需求完全可以从冷聚变中获得,换言之,1千克重水所能产生出的能量的潜力相当于290万千克石油,那么即使为1千克的重水付出了1000美元,它也要比石油便宜了几千倍。
  冷聚变产生的一小部分能量即可以保证一个重水分离厂的运转,因此,为了产生更多的能量,研究者必须将冷聚变所产生一部分能量用于生产燃料,因为有无限的燃料,所以有无限的能量(地球上,每6000份水中有1份是重水)。因此,初始使用成本是需要1000美元每千克的重水,便可以自由使用产品产生的能量,而随后的实验中,将反复循环着能量产生重水,重水产生能量,能量再产生重水的过程,那么,这个实验所需的燃料价格就被降低到微乎其微了。
   科学研究
  冷聚变是相对热核聚变而言,冷聚变的提出更受政府阶层欢迎。1989年,当两位科学家(马丁·弗莱斯曼和斯坦利·庞斯)宣布,他们能够实现冷核聚变反应,并给出了测试结果,这一轰动性的言论在之前一直被认为是天方夜谭。这一神奇般的壮举使得科学家们被冲昏了头脑,无数科学家妄图重复试验结果,但当其他的科学家宣称,使用该技术无法复制同样测试结果时,指出两位科学家要么篡改了数据,要么另有目的。这一场惊世争论在科学出版物中广泛报道。
  其后的数年里,科学家们已经在冷聚变反应中使用了各种办法。例如在加州大学洛杉矶分校,科学家用一个小型锂钽铁矿晶体(一热电物质,当加热时会形成电荷),置于氢气填充厅。当他们加热晶体(-30F到45F),一条通有10万伏的电场的金属丝横跨晶体,以加速生成的电荷。当晶体形成电荷,将在提前校订好的某一点上与氢原子碰撞成氦原子。科学家们指出,产生氦原子核时将释放高能量的辐射和自由中子,该迹象类似于聚变反应。当时有报道称用其他方法,也产生过类似的结果。
  但是,目前,冷聚变不可能作为廉价,可靠的能源来源。上述的实验似乎力图证明冷聚变的可行性,同时勾画出聚变反应不需要庞大设备或巨大能源的幻想,但这些假象性试验结果所产生的输出功率远远低于可用能源的范畴,甚至不使用极其敏感的仪器无法察。
 

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