據(jù)了解，為了將原子狠狠地砸在一起從而使它們?nèi)诤显谝黄鸩⑿纬梢环N新的元素，你需要克服將兩個(gè)帶正電的原子核推開的強(qiáng)大排斥力。這就像在太空中向?qū)Ψ酵稊S強(qiáng)大的磁鐵后希望將兩個(gè)北極砸在一起而不是讓它們跳開對(duì)方的路。
太陽(yáng)是通過(guò)將大量的氫原子裝入在其核心處被過(guò)熱到數(shù)千萬(wàn)度的等離子體中來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這些溫度下，氫原子的運(yùn)動(dòng)速度非常得快，以至于它們相互撞擊并融合并釋放出使我們的星球變暖的能量。
大多數(shù)核聚變反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)旨在復(fù)制這些條件，即通過(guò)磁力將氫原子限制在一個(gè)等離子體中然后使用陀螺儀和其他專門設(shè)備來(lái)創(chuàng)造小塊的瘋狂溫度--超1億攝氏度?？茖W(xué)家們希望在其中獲得足夠的核之間的隨機(jī)碰撞以創(chuàng)造一個(gè)連鎖反應(yīng)。這是支撐數(shù)十億美元的恒星儀和托卡馬克項(xiàng)目的基本想法，這些項(xiàng)目幾十年來(lái)一直主導(dǎo)著聚變研究。
HB11使用的是一種不同的方法--更接近于斯諾克球。它不需要大量的熱量或棘手的放射性燃料如氚，相反，它利用了最近在超高功率“啁啾脈沖放大”激光器方面的進(jìn)展，這些激光器可以產(chǎn)生超10PB的巨大功率水平。
一個(gè)HB11反應(yīng)堆將是一個(gè)大部分是中空的金屬球體，中間夾著一個(gè)“大小適中”的硼燃料顆粒，球體上的兩個(gè)位置有孔，用于放置一對(duì)激光器。其中一個(gè)激光器將被用來(lái)為等離子體建立一個(gè)磁封場(chǎng)，另二個(gè)激光器則通過(guò)硼樣品被用來(lái)大規(guī)模地加速氫原子。因此，你不是在加熱東西以期望它們能高速撞擊在一起，而是真的將氫氣對(duì)準(zhǔn)了硼并使用這些出血性的激光器讓它的速度變得非?？?，以至于如果它撞擊到一個(gè)原子核就會(huì)發(fā)生熔斷。
氫-硼核聚變不會(huì)產(chǎn)生熱量，它只是產(chǎn)生“裸”氦原子，或α粒子，這些粒子缺少電子，因此帶正電。HB11計(jì)劃簡(jiǎn)單地收集這種電荷來(lái)創(chuàng)造能量，而不是需要過(guò)熱的蒸汽和驅(qū)動(dòng)有損耗的渦輪機(jī)。另外，還不會(huì)產(chǎn)生任何核廢料。
關(guān)于激光觸發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的初步實(shí)驗(yàn)返回的反應(yīng)速率是預(yù)期的10億倍，這導(dǎo)致HB11在2020年稱它很有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他團(tuán)體達(dá)到凈能量增益的目標(biāo)。
“由于我們沒有試圖將燃料加熱到不可能的高溫，我們避開了半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)阻礙聚變能源發(fā)展的所有科學(xué)挑戰(zhàn)，”HB11常務(wù)董事Warren Mckenzie博士當(dāng)時(shí)告訴媒體，“這意味著我們的發(fā)展路線圖將比任何其他核聚變方法更快、更便宜。”
現(xiàn)在，新的消息使這個(gè)想法有了進(jìn)一步的學(xué)術(shù)可信性。在這項(xiàng)由HB11首席科學(xué)家Dimitri Batani和合作者Daniele Margarone領(lǐng)導(dǎo)、捷克共和國(guó)教育、青年和體育部及歐盟EUROfision財(cái)團(tuán)資助的研究中，新技術(shù)已經(jīng)在大阪大學(xué)的激光工程研究所進(jìn)行了演示。
這項(xiàng)研究的報(bào)告則已發(fā)表在同行評(píng)議的《Applied Sciences》上。
據(jù)了解，實(shí)驗(yàn)中用到的裝置包括一個(gè)短脈沖、高能量、petawatt級(jí)的激光器，其被調(diào)諧到大約3 x 1019 W/cm2的“相對(duì)論強(qiáng)度”。其被聚焦到一塊0.2毫米厚的氮化硼的表面。一臺(tái)湯普森拋物線光譜儀則被放置在距離下端，用于測(cè)量質(zhì)子/離子等離子體發(fā)射，等離子體離子被平行電場(chǎng)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)并被記錄在一個(gè)成像板上。一個(gè)核跟蹤檢測(cè)器則用來(lái)計(jì)算通過(guò)核聚變產(chǎn)生的α粒子的數(shù)量。
這項(xiàng)研究的報(bào)告稱：“本工作中提出的結(jié)果首次證明了使用PW級(jí)激光器和‘目標(biāo)內(nèi)’幾何結(jié)構(gòu)從p-B核聚變中高效產(chǎn)生α粒子的原則性實(shí)驗(yàn)。測(cè)量的α粒子通量約為1010/sr，因此這比以前用相同的激光參數(shù)但在‘投手捕捉器’幾何形狀下獲得的結(jié)果高一個(gè)數(shù)量級(jí)。這一成就跟過(guò)去15年報(bào)告的p-B核聚變的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展相一致，另外還證實(shí)了使用直接輻照方案觸發(fā)p-B核聚變反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)--至少在α粒子通量方面是如此?！?/p>
研究人員做了一個(gè)“粗略”的估計(jì)，即通過(guò)聚變產(chǎn)生了約1.4 x 1011個(gè)α粒子，另外還指出由于診斷的限制，所以這是一個(gè)“明顯的低估”。他們指出，該過(guò)程的整體轉(zhuǎn)換效率（激光到α粒子能量）仍然很低，約為0.005%，但他們表示，這些結(jié)果允許對(duì)基本機(jī)制進(jìn)行定性支持并為進(jìn)一步研究提供了大量的途徑。
McKenzie在一份新聞稿中說(shuō)道：“光是核聚變反應(yīng)的演示就已經(jīng)令人難以置信地興奮。但在此基礎(chǔ)上，出乎意料的高數(shù)量反應(yīng)還為我們提供了關(guān)于如何優(yōu)化我們的技術(shù)以進(jìn)一步增加我們能夠創(chuàng)造的聚變能量的重要信息?！?/p>
新聞寫道：“HB11能源公司的研究表明，其氫硼能源技術(shù)在激光的催化下，現(xiàn)在距離實(shí)現(xiàn)凈能量的增加還有四個(gè)數(shù)量級(jí)。這比任何其他核聚變公司報(bào)告的要高出許多數(shù)量級(jí)，其中大多數(shù)公司盡管在該領(lǐng)域投資了數(shù)十億美元卻沒有產(chǎn)生任何反應(yīng)。結(jié)果顯示了清潔能源發(fā)電的巨大潛力：氫硼反應(yīng)使用的燃料是安全和豐富的，由于在初級(jí)反應(yīng)中不產(chǎn)生中子，因此會(huì)造成微不足道的短壽命廢物，另外還可以為基礎(chǔ)負(fù)荷電網(wǎng)電力或氫氣發(fā)電提供大規(guī)模的動(dòng)力?！?/p>
“由于HB11能源公司是迄今為止唯一實(shí)現(xiàn)聚變的商業(yè)實(shí)體，”新聞稿繼續(xù)說(shuō)道，“它現(xiàn)在是清潔能源圣杯商業(yè)化競(jìng)賽中的全球領(lǐng)先者。”
此外，該公司還利用這個(gè)機(jī)會(huì)敦促澳大利亞政府提供更多的本地支持和設(shè)備--尤其是要求對(duì)一個(gè)petawatt級(jí)激光設(shè)施進(jìn)行投資。
