用電化學方法給核聚變“加速”

　　加拿大科學家描述了一種電化學方法來提高氘聚變速率。雖然這一方法距離實現能量輸出超過輸入仍有很遠，但實驗展示了用低能量電化學過程在高得多的能級上影響核反應速率的可行性。相關研究8月20日發表于《自然》。

　　核聚變是太陽的能量來源，涉及到兩個輕原子核結合成一個較重原子核并釋放出能量的過程。人們認為核聚變有潛力成為清潔能源，但目前的聚變反應堆還不能產生足夠的聚變事件來產出比消耗更多的能量。一個控制聚變速率的因素是燃料密度：密度越高，粒子碰撞可能性越大，從而增加聚變發生的概率。有一種聚變方案通過結合磁場、溫度和壓力，壓縮核燃料（通常是氘的等離子體，氘是氫的重同位素），使之達到聚變發生的臨界狀態。但這一技術還在開發中。

　　不列顛哥倫比亞大學的雷鳥反應堆。 圖片來自：論文作者

　　不列顛哥倫比亞大學的Curtis Berlinguette和同事探索了一種提升氘聚變速率的全新路徑——利用電化學原理。他們設計了一個臺式粒子加速器，命名為“雷鳥反應堆”（Thunderbird Reactor），該裝置用一束氘離子流轟擊鈀靶：隨著植入鈀中的氘濃度升高，在已植入的氘和束流中新進入的氘之間碰撞引發的聚變速率也增加，直至達到穩定狀態。鈀靶還連接一個電化學電池，當電池啟動時，會有更多氘注入靶中增加聚變速率。平均而言，與沒有電化學加載相比，聚變速率增加了15%。研究者提出，目前雷鳥反應堆每輸入15瓦的能量僅能產生約1x10-9（十億分之一）瓦。

　　高效核聚變目前仍然是個難題。“盡管如此，使用電化學方法來增加核聚變速率是一個重大成就。”同期發表的新聞與觀點文章認為，“憑借涵蓋了核物理、化學和材料科學的技術進展，研究者正為利用可獲取的臺式核反應堆驅動低能核聚變的更廣泛研究鋪平道路。”

　　相關論文信息：

　　https://doi.org/10.1038/s41586-025-09042-7