80年代的学术丑闻却启发了更高效的引导核聚变方法

[wonderlich]

一场持续数十年的科学争论和不列颠哥伦比亚大学 (UBC) 的一个小型台式装置可能成为提高核反应发生概率的高效聚变反应堆的关键。1989年3月，电化学家马丁·弗莱施曼（Martin Fleischmann）和斯坦利·庞斯（Stanley Pons）宣布，他们几乎在果酱罐中实现了核聚变，震惊了世界。他们声称，只需在一个装满重水的简单玻璃容器中插入钯阴极和铂阳极，就能通过电解使氘原子在钯晶格内聚变。

这至少可以说是一个令人震惊的消息。如果得到证实，它不仅会颠覆现有的核物理学，还将彻底改变世界，因为它能以汽车电池大小的体积为全世界提供聚变能。

这简直好得难以置信，而且理由充分——因为它确实是真的。

事实证明，这两个人的工作极其草率，无法复制，而且基于各种各样的假设和错误。到那年年底，冷聚变泡沫破灭，这项技术名誉扫地，概念沦为拙劣的间谍小说和阴谋论的题材。

如今，与核聚变相关的“罐中钯”技术正在以不同的形式复兴。核聚变的难题之一是反应的启动，这需要高浓度的氢同位素氘。这个过程本身就非常耗能，因此UBC的跨学科团队转向了一种涉及钯的电化学过程来加速反应。

他们的做法是制作一个由钯制成的靶，并将其一侧暴露在名为“雷鸟”的电化学反应器中。这会产生一个等离子场，使靶的一侧充满氘。同时，靶的另一侧则进入另一个电化学池，加入更多的氘。

巧妙之处在于，通过采用电化学方法，研究小组报告称，他们能够使用一伏特的电流来加载与使用传统方法通常需要 800 个大气压才能加载的氘量相同。

由于聚变反应依赖于氘原子聚变，这种超载使发生这种情况的概率平均提高了15%。虽然它没有产生净能量增益，但该团队相信，这为实用聚变能开辟了新的途径。

此外，研究小组明确表示，该实验是可复现的，而且与 1989 年的实验不同，他们通过中子输出来确认结果，而不是像 80 年代失败的尝试那样仅仅通过热量上升来确认结果。

“我们希望这项工作能帮助核聚变科学走出大型国家实验室，走向实验室，”该论文的通讯作者柯蒂斯·P·柏林盖特（Curtis P. Berlinguette）教授说道。“我们的方法将核聚变、材料科学和电化学结合在一起，创建一个可以系统地调整燃料装载方法和目标材料的平台。我们将此视为一个起点——一个邀请业界本着开放和严谨的探究精神进行迭代、改进和发展的基础。”

该研究发表在《自然》杂志上。

[drifter]

加拿大不列颠哥伦比亚大学 (UBC) 的这项钯靶核聚变研究成果，其核心论文于2022年10月发表在著名的科学期刊 《自然》 (Nature) 上。
​具体来说，论文的标题是 "Enhancement of deuterium-deuterium fusion in a plasma-electrochemical system"，由UBC物理与天文学系的Curtis P. Berlinguette教授领导的研究团队完成。

不列颠哥伦比亚大学 (UBC) 的研究人员最近在利用钯靶进行核聚变研究方面取得了一项重要成果。虽然这项研究不属于“冷核聚变”，因为它并没有产生净能量增益，但它确实为未来的聚变研究提供了新的方向和可能性。
主要成果
UBC 研究团队开发了一个名为 Thunderbird Reactor 的台式反应器。这个反应器结合了等离子体场和电化学方法，成功地将氘燃料（氢的重同位素）高浓度地“挤压”到一个钯金属靶中，这就像是将燃料塞进一块海绵一样。
关键的创新点在于：

• 电化学方法：研究人员发现，只需使用 1 伏特 的电压，就可以实现通常需要 800 个大气压 才能达到的氘燃料密度。
• 聚变率提升：通过这种电化学方式加载氘，与单独使用等离子体场相比，氘-氘核聚变率平均提高了 15%。
  尽管这项实验消耗的能量远多于产生的能量，但其意义在于，首次证明了这些技术可以有效地提高聚变反应率。这为研究人员提供了一个可重复和可扩展的平台，可以将聚变科学研究从巨大的国家级实验室带到普通的研究台。
  与“冷核聚变”的区别
  这项研究常常被与 1989 年备受争议的“冷核聚变”概念联系起来。当时，一些研究人员声称，通过在钯阴极上电解重水产生了异常的热量，并将其归因于氘核聚变。然而，这些结果无法被独立验证，导致“冷核聚变”研究被主流科学界边缘化。
  UBC 的研究团队在 2019 年的一篇论文中重新审视了“冷核聚变”的“悬案”，但没有找到任何支持其主张的证据。他们的新成果也明确表示，这并非产生净能量的“冷核聚变”，而是一种在室温环境下，通过提高燃料密度来增强聚变反应率的方法。
  简而言之，UBC 的研究是一项严谨的科学探索，它利用电化学原理解决了核聚变研究中的一个实际问题——如何在金属晶格中高效地加载燃料，从而为未来更高效的核聚变反应提供了新的思路。