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个人关于冷聚变的一些发散性想法

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发表于 2018-7-25 13:15:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
大家都知道我国一直都在进行热核聚变的研究,热核聚变就是把聚变燃料加热到很高的温度,从而让其中的原子得到足够的势能进行原子间的碰撞聚合形成重原子从而释放能量的过程。
事物总有两面性,有光就有黑暗,有正就有负,那如果热核聚变是可行的那是不是就会有常温核聚变呢!
我认为是有这种可行性的,热核聚变是用高温来让其中的原子得到足够多的能量来进行原子间的碰撞聚合,那我们只要给原子足够的能量是不是也可以让原子聚合呢!我认为是有这种可能性的,常温状态下原子不能聚合的原因有两点一是最外层电子之间的斥力,第二点是原子核之间的斥力,这两点的能量作用使得原子在常温条件下很难发生聚合反应,如果想要让原子发生碰撞第一点就是需要消除原子的最外层电子,再让原子得到能量使其发生碰撞从而发生聚合反应。
常温聚变反应要消除原子最外层电子就需要一种催化剂让其携带和原子层相反的电子进入其反应从而泯灭其最外层电子,再就是给原子输送能量让其发生聚合反应,这里我们是不是可以利用共振效应来让原子核动起来,当然不能用一个共振点我们需要至少两个共振点来处理原子核已形成不同频率的共振使其相接处的原子发生原子碰撞来达到聚合的目的。这也许是一种可能的常温核聚变反应的一种可能性吧!毕竟我们都是普通的民众随便发发想法也没什么。
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发表于 2018-8-6 07:28:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 Lincoln 于 2018-8-6 07:33 编辑

    冷核聚变
本词条由“科普中国”百科科学词条编写与应用工作项目 审核 。
冷核聚变是指:在相对低温(甚至常温)下进行的核聚变反应,这种情况是针对自然界已知存在的热核聚变(恒星内部热核反应)而提出的一种概念性‘假设’,
这种设想将极大的降低反应要求,可以使用更普通而且简单的设备,同时也使聚核反应更安全。冷核聚变虽然提出多年,但却一种备受质疑,
词条详细介绍了冷核聚变的定义、提出以及相关的实验。

中文名: 冷核聚变
外文名: Cold fusion
条    件:在相对低温(甚至常温)下
特    点:并伴随能量释放
优    点:极大的降低反应要求
首次提出时间:1983年3月
概念提出人:M.Fleishmann和 S. Pon
领    域:核能技术

目录
    1 定义
    2 提出
    3 庞斯实验
    4 研究背景
    5 最新进展

定义
冷核聚变是指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,多个氢原子核被强行聚合形成一个重原子核,并伴随能量释放,
也称为低能量核反应(low energy nuclear reactions, LENR)。

冷核聚变是指在相对低温(甚至常温)下进行的核聚变反应,这种情况是针对自然界已知存在的热核聚变(恒星内部热核反应)而提出的一种概念性‘假设’,
这种设想将极大的降低反应要求,可以使用更普通而且简单的设备,同时也使聚核反应更安全。

既然极端的高温是产生聚变能的障碍,人们自然要探索其他或许能导致聚变的途径。是否存在着不依赖于像太阳中心那样的条件也能使原子核发生聚变的其他过程?
几十年过去了,人们对这个问题有过大量的探索,但一直没有结果。

提出
1983年3月,二位科学家,M.Fleishmann和 S. Pon声称在试管里用电化学手段引发了核聚变,这在当时全世界的科学界引起了巨大的轰动,原因在于:
第一,若常温核聚变( 或冷核聚变)真的存在,这无疑是一个重大的事件。这是因为近半个多世纪以来,科学家们一直探索着用氘、氚( 重水、超重水)
聚变来作为能源的一个来源的主攻方向。 但实现这一聚变反应有两大难点,首先实现这一反应必须在超高温、超高压的环境下进行,这就决定了首先必须
向聚变物提供足够的“ 外来”能量,才能“触发”聚变反应,而且既然是在高温、高压条件下,这就大大增加了反应装置的整体体积和复杂性,使提取能源的
成本大大增加。普通的热核聚变一旦发生聚变反应,其反应“ 速度”和能量释放的“可控性”是迄今没有得到解决的难题。 从以上这些足以说明,若冷核聚变
的确存在,其巨大意义是难以想象的,这首先可大大简化反应装置,降低成本。其能量释放的可控性较之于热核聚变的可控性要容易得多。

第二,这一冷核聚变无论从反应条件还是从反应产物来说都是与现有的热核聚变反应条件和产物相矛盾。一般热核聚变反应的产物都会有中子和γ射线放出,
但大多数已公布的冷核聚变,其聚变产物要么没有中子和γ 射线放出,要么其产生的过热释放与中子、γ射线等反应产物不相匹配。

综上所述,冷核聚变与人们已习知的热核聚变无论从反应条件还是反应产物来说都存在着尖锐的对立。换言之,被称之为冷核聚变的这种现象,无法在传统
物质状态和核物理学的框架内给出解释。

也就是在这一背景下,1989年11月,美国能源部组织成立的一个由22人组成的专家小组,在仅经过6个月的调查后,对冷核聚变给出了否定性的结论,其中
最重要的两条调查结论,其原文内容是:”迄今为止所进行的有过热放出的实验结果不能提供令人信服的证据来说明,这种被称之为冷聚变的现象可以作为
能量的一种有用的来源。被称之为冷核聚变的这一新的核反应过程的发现,其给出的证据是不令人信服的。美国能源部的这一报告,其影响当然超出了美国
国内,对全世界这一领域的研究都带来了巨大的否定性的影响,明显地阻碍了这一研究的进展。

庞斯实验
简介
有关冷核聚变最著名的事件是1989年的弗莱西曼-庞斯实验,由于这个当时引起轰动的实验没能够重现,20年来一直被视作科学研究的反面典型之一  。
1989年3月23日,美国犹他大学的彭斯和英国南安普敦大学的弗莱西曼举行新闻发布会,宣称在实验室的小型装置上,用钯作阴极电解重水,实现了常温常压
下的“冷核聚变”。但是,世界各地1000多个实验室始终没有人成功地重复出彭斯和弗莱什曼的实验结果,最终否定了这一成果。他们俩的故事也就成了科学界
几乎人人皆知的反面教材。这个科学史上的丑闻是科学发展过程中操之过急以及过度炒作的典型例证。

不过,根据Physicsworld报道,上周日本知名科学家,大阪大学名誉教授荒田吉明(あらた·よしあき)在媒体前公开展示了他最新的研究成果,在常温条件下将氘气变成氦
将氘气压入钯锆氧化物(ZrO2-Pd)后,反应容器的温度上升到70摄氏度,并且长期处于远高于室温的状态达50个小时。据称这些热量便是来自冷核聚变反应。
全世界许多科学家已经开始密切关注此次实验,稍后会有更详细的报道。

研究过程
曾被禁闭
弗莱西曼-庞斯实验中的两位化学家的发现激起了全世界无数科学家的兴趣,纷纷开始在实验室里重复这项实验。然而,实验的结果非常令人沮丧,没有一个科学家
能够再次观察到室温条件下核聚变的发生。人们开始失望,并逐渐转化为对这两位化学家诚信的怀疑。在弗莱希曼博士和庞斯博士的实验完成半年之后,美国能源部
根据许多失败的实验写了一份报告,正式否定了这项轰动一时的科学发现,结论为两位科学家测量错误和为获取研究资金的不恰当动机  。

许多科学家虽然也批评弗莱希曼博士和庞斯博士数据记录不完备,没有事先向同事征求足够的意见。但多数人认为,实验的缺憾不应抹杀这一研究的重要意义。
“冷核聚变”的问题既有系统性的,也有技术性的,其中系统层面包括研究机构和媒体的认识不足,研究资金支撑不够等。技术层面包括没有合适的测量仪器,
缺乏对材料的系统分析和完整的实验记录,以及苛刻的重复实验条件等。时隔15年,一些以前不具备的条件现在已经逐渐得以完善,因此,一些科学家认为,
现在到了对“冷核聚变”进行重新评估的时候了。

美国著名科技评论家罗伯特·派克一直批评能源部草率否定“冷核聚变”,称“冷核聚变”虽然有不少“信徒”,但事实一直没有弄清。这些年科学家不断撰文,呼吁
政府重新进行评估,克林顿政府时期的能源部科学办公室主任米德兰德·苔丝豪斯也支持对“冷核聚变”开展重新评估,认为“科学研究应该是开放的”。能源部现已
同意最迟在2005年初完成这项全面的评估,给“冷核聚变”一个比较客观的定性。

争议不断--主流科学家否定但探索并未终止
尽管1989年宣称实现冷核聚变的庞德已放弃美国国籍、移民到法国,而弗里施曼也已退休。但目前大多数主流科学家仍对冷核聚变持否定态度。普林斯顿大学教授
哈波说:“这些人(研究冷核聚变的人)是不够格的笨蛋。”IBM公司沃森研究中心退休核物理学家加尔文,曾任能源部首次调查小组成员。他讨厌冷核聚变,他访问过
很多从事冷核聚变的实验室,发现一些做实验的人犯了很多基本的错误。1993年,他访问了麦库伯里实验室后,并未发现麦库伯里的实验有什么重大的过错,仅看到
诸如设备假信号、简单的测量误差等可能的问题。加尔文还说,他对调查哈基尔斯坦的理论不感兴趣。他说:“聪明的理论可以解释任何事情,甚至能解释错误。”
美国物理学会公关部主任帕克也说:“我不去参加有关冷核聚变的会议,以及阅读冷核聚变的文献。因为这纯粹是浪费时间。”

虽然主流科学界对冷核聚变持否定态度,但是也有许多科学家并未就此罢休,15年来,不断有人继续探索“冷核聚变”的可能性。美国麻省理工学院的彼得·哈格斯坦教授
一直在进行“冷核聚变”研究;波特兰州立大学的约翰·达西教授不仅自己相信“冷核聚变”存在,还培养了一群弟子,继续这项研究;意大利的奥古斯都-蒙梯大学在重复
“冷核聚变”实验中还取得了不小进展;德国、日本、以色列等国的科学家也在继续这项实验,他们甚至联合起来,成立了一个“国际冷聚变科学协会(ICCF)”,每隔一年半
组织一次学术研讨会。

研究背景
核能可以通过两种不同的过程释放出来,即裂变和聚变。裂变是使原子核分裂,它就是商业核电力和简单原子弹的能源。聚变过程是两个氢原子核发生碰撞,从而聚合在一起。
因为原子核具有电荷相互排斥,所以要得到聚变反应是极端困难的。只有在超常的高温下,原子核才会发生聚变。在太阳的中心和在氢弹中,发生的就是聚变。在氢弹中,是
利用简单的裂变原子弹产生的大量热能来使氢原子核聚合。科学家们积极研究,已经提出一些利用高温聚变所产生的能量的方案,但是,由于达到必要的高温十分困难,更由于
那样的高温难于维持,这样的目标至今未能实现。然而,受控聚变动力的这一前景,却一直吸引着关注我们世界能源需求的许许多多的科学家和工程师。

早先有关裂变的研究一直集中在需要极高温度的方法。大约在1984年,有两位电化学家开始关注起在低温下产生聚变的课题。一位是马丁·弗莱西曼,英国皇家学会的成员和南安普敦
大学的电化学研究教授;另一位是斯坦利·庞斯,美国犹他大学的化学教授。他们设想,如果强行把两个氘(氢元素的一个变种)原子核挤进一个容不下两个原子核的小空间,这两个
氘原子核就有可能发生聚合。金属钯的原子结构便提供了适合这种要求的小空间。


为了把氘核挤入钯金属的晶格中,他们制作了一个电解槽,电解槽里的重水中有所需要的氘原子,而电解槽的阴极是用钯制成的。他们的假说是:电流从阳极向阴极的运动会迫使
氘原子核从重水移入钯的晶格,从而在那里发生聚变。因为这种聚变将会是在接近室温的条件下发生,比起在极高温度下发生的聚变,它是“冷的”。而查明聚变发生的主要线索是
两个迹象:一是,发生聚变应产生的辐射,这可以通过测量放射性粒子即中子的数量来加以确定;另一个是,电解槽所产生的能量应当肯定大于提供给电解槽的电能,这可以通过
测量温度来加以确定 。

最新进展
意大利科学家安德烈-罗西称
2011年11月8日消息,意大利物理学家安德烈-罗西称,他已经设法成功实现“冷聚变”,这一过程能在不产生有害辐射物的情况下,生产出大量安全核能,它有望解决全球能源危机问题 。
罗西表示,他的新机器能在室温环境下使镍和氢发生聚变,产生近乎无穷无尽的能量。但是目前存在的一个问题是,很多科学家认为它有违物理学原理。过去的几项“冷聚变”试验均被
证实是个骗局,迄今为止仍没有人能够充分解释清楚冷聚变的工作原理,以及它为什么会产生作用。美国能源部专利办公室表示,这一过程根本不可能实现,因为物理学排除了室温核聚变
的可能性。但是罗西称,他的E-Cat机器能够实现冷聚变,并称上个月他在博洛尼亚大学的试验中已经证实它能产生作用。

意大利科学家安德烈-罗西冷聚变实验
意大利科学家安德烈-罗西冷聚变实验(4张)
他说:“通过较低能量,可以给加热器注入一定数量的能量,并从同一台加热器中获得更多能量。最初的能量是由电阻产生的。然后反应堆在接下来的3到4小时内不需输入最初的电能,就能
再生产479千瓦时能量,这种低水平的核反应会自动继续下去。我们通过消费者进行的测试,其目的是看一看该过程是否能正常产生作用,以及产出能量是否会超过供应给该系统的能量。
我们不想多说什么,只想制定合理的计划,让事实证明一切,消除人们的疑虑。”冷聚变的想法20世纪20年代由奥地利科学家弗里德里希-帕内特和库尔特-彼得斯提出。
据罗西介绍,E-Cat装置可以根据设计功率的不同,随意进行配置。这次进行公开测试的E-Cat装置,包括一个不锈钢反应容器,置于一个铜管内部,水流经铜管和不锈钢反应器的夹层。
设置了水和氢气的进口。通过铜管外缠绕的电阻流经的电流给反应器充电,当达到一定温度的时候,反应器开始工作。

  实验结果产生了大概持续6个小时的稳定于4.69千瓦的能量供应。另外,需要输入能耗大概是330瓦,其中30瓦用于该设备的电子控制部分。能耗比这个装备产能的十五分之一还要小。
  与传统核反应堆不同,“E-CAT”装置不用放射性铀、鈈为燃料,而是利用普通的非放射性镍和氢为原料。将极微小的镍粉颗粒放在一个容积为一升的小容器中,与一些未公开的(知识产权的原因)
非放射性催化剂混合,和氢气一起加温加压,温度升到450—500摄氏度左右,即开始发生核聚变反应,同时产生大量的热能。镍和氢价格便宜,储量丰富,储存运输成本低。而“E-CAT”装置用料
又非常的节省。100克镍粉至少可供10千瓦级镍氢冷核聚变装置使用半年,10千克镍粉可供兆瓦级镍氢冷核聚变装置使用半年。以煤耗357克/千瓦时计算,燃10千克镍粉即相当燃1500吨煤,
二者相差15万倍。另据罗西计算,一克镍粉释放的能量相当于500桶石油。现在一磅镍价值不到20美元。因此,罗西的镍氢冷核聚变装置运行所耗燃料的价值是微不足道的

传统核反应堆为了防核辐射外泄,外壳需要几米厚的铁和钢筋混凝土保护,当铀、鈈燃料用完后放射性仍保留达数千年。同时,需放在冷却池中用水冷却一年多才能安全的运送到储存地点
保存起来,这对安全和环境具有潜在的危险。罗西的镍氢冷核聚变装置在工作时的放射性主要是低能的γ射线,只需要加2厘米厚的铅保护即可。反应堆关闭数分钟后即无任何放射性,且无
任何核废料产生。因此镍氢冷核聚变装置周围的居民无需担心核辐射和核泄漏危险。传统核电站,为了保证安全,核反应堆的核燃料棒的处理储存都是代价高昂的。而储存运输普通的镍则
耗费无几。

尽管有一些人称他们已经实现了冷聚变,但是大多数物理学家对此持否定态度。科学家表示,罗西在声称他已经成功实现冷聚变前,应该能让他实验室以外的其他实验室可以复制这项试验,
并对其进行分析。能源顾问乔纳森-库米说:“在独立科学家能够复制这些试验结果前,(E-Cat试验)应该被视为一个骗局。”但是能源新机构纯能源系统的CEO斯特林-艾伦称,他参加了罗西的
试验演示工作,E-Cat确实能够自我持续下去。他说:“罗西演示了470千瓦能量以自我持续的方式连续输出的过程,这意味着能量输出确实足以使该装置自行运转下去。”

  据清洁能源网讯,罗西镍氢冷核聚变装置的产业及商品化正加速推进。在希腊,一个兆瓦级镍氢冷核聚变站建设正在加紧进行,330台反应堆正进行装前测试。美国一公司已签订合同
准备在美国制造销售。还有几个公司在洽谈中。据罗西称,3千瓦级镍氢冷核聚变装置只有拳头大小,兆瓦级镍氢冷核聚变装置可安装在一个集装箱内,可随意移动,所以又是一种可移动能源。

  罗西的支持者们对罗西的镍氢冷核聚变装置推崇备至,甚至宣称:20年后,世界上不会有电缆,家家户户都使用自己的冷核聚变进行发电。所有的机动车都靠冷核聚变驱动,到那时,
加油站也会集体消失。当然,这一切的前提是:罗西的实验和演示必须是真实可靠的。目前,该事件得到了包括福克斯新闻网、《福布斯》杂志等多家西方主流媒体的强烈关注,但真实结果
仍然存疑,许多科学家质疑其说法违背物理学原理。科学家表示,罗西在声称他已经成功实现冷核聚变前,应该能让他实验室以外的其他实验室可以复制这项实验,并对其进行分析。
能源顾问乔纳森·库米说:“在独立科学家能够复制这些实验结果前,(E-Cat试验)应该被视为一个骗局。”但是能源新机构纯能源系统的CEO斯特林·艾伦称,他参加了罗西的实验演示工作,
E-Cat装置确实能够自我持续下去。《连线》杂志在线版发表的评论认为,如果说公开测试试验是有预先组织的、“神秘”观摩宾客也是作假的话,那显然没有经过什么精密的计算以来取信于
其他人;而且罗西显然只准备把设备提供给他的大单客户进行交付前检验,这些人和他们的律师似乎不是什么容易愚弄的目标,因而无论这是一个世纪性的大突破还是一个大骗局,这家伙
似乎都做好了长远准备,没打算“放一枪就跑”。
发表于 2018-8-6 07:39:44 | 显示全部楼层
聚焦清洁新能源发展探索常温核聚变技术
发布时间:2017-06-19 11:37:17  |  来源:中国科技新闻网  |  作者:  |  责任编辑:科学频道

导语:自然界有两种核能,一种是裂变、一种是聚变,核能除了可以用于武器,如原子弹、氢弹、中子弹等,还可以广泛应用于民用,例如遍布世界各地的核电站就是利用裂变核能做成的,但是目前为止聚变核能还没开发成功,聚变核能无污染无辐射,是自然界的一种可再生能源,它的燃料来自大海,来源广泛容易采集,是人类终身可用的可再生能源,它的开发成功将一劳永逸的解决人类的能源问题。最近本报记者采访了在广州冷聚变实验室工作的我国高能物理科学家林溪石,了解了关于冷聚变的发展和进展情况。

林溪石,1947年6月出生,广东省雷州市人,1968年入伍,1969年加入中国共产党。博士生导师,我军工程装备专业学科带头人、国际著名地雷专家、我国军控问题国际谈判技术专家。曾任职中国解放军某科研设计院,高级工程师、总工程师专业技术一级、少将军衔。受聘于沈阳理工大学核物理教授,曾任解放军理工大学硕士生导师、空军工程大学博士生导师,曾当选第七届全国人大代表和第十届全国政协委员,1990年被国家人事部确定为国家级有突出贡献的中青年专家,同时享受国务院特殊津贴,2013年按正军级待遇退休。

过去的三十余年中,林溪石教授先后取得60余项科研成果,其中达到国际先进水平的成果14项,列入我军装备的成果13项。并先后获得国家级科技进步二等奖2项,国家级科技进步奖三等奖多项,军队级科技进步一等奖 3项,军队级科技进步二等奖16项。因科技成果突出,他荣立一等功1次,二等功4次,三等功5次,相继被沈阳军区评为“军区先进科技工作者”,树为“刻苦攻关的科技干部标兵”;被总参谋部评为“全军科技先进工作者”、被全国科协评为“全国科技先进工作者”。

有关新能源技术的聚焦与探索

记者:林教授,我们知道,随着科技进步和医疗水平的提升,人类的寿命不断延长,对资源的需求也随之进一步增加。然而,地球上现有的资源毕竟是有限的,“能源危机”的说法时常见诸新闻。目前我们面临的能源形势是什么?

林溪石:有资料统计,到下世纪中叶,世界的人口将会达到当今的两倍,并且能源需求将达到三倍。其中发展中国家工业化和经济增长需求占到了极大比例。所以,如果继续使用矿石燃料(煤、石油、天然气和铀),将迅速耗尽这些有限的局部自然资源。而且燃烧这些矿石燃料还会造成不可挽回的环境危害。尤其需要警惕的是,核裂变(即铀)危害性更大,已引起人类的广泛担忧。而高放射性废物处置、核事故以及武器级核材料的扩散和威胁更是引发全球性关注的重要问题。

记者:您能就新能源技术的开发和利用给我们讲讲吗?

林溪石:正如我刚才所说,当今时代的能源形势非常严峻,这促使着世界各国将新能源的开发与利用放在首位。风力、水力、太阳能光伏等发电设施均属于清洁型能源的范畴。各种可再生能源中,核聚变是最佳的可再生能源。目前国内外的核电站的反应堆可以归结为三种:热中子堆、快中子增值堆和聚变堆。前两种反应堆属于裂变堆,正在应用运行,聚变堆目前处于试验研发阶段,估计在五十年内还用不上,但是聚变堆最有前途。第一、它的核燃料是从海水中提炼的氢的同位素氘(来源于太阳风带来的氘原子)和人造核元素氚,可以说是资源取之不尽用之不竭。第二、它没有放射性核废料,不产生任何污染。第三、它好控制,随时可以关闭停堆,安全性极好。

正因为此,所以世界各国均有杰出科学家投身于此,希望能让聚变堆为民生所用。但是聚变堆的点火和维持反应的条件是需要接近一亿度的高温和十万个兆帕的压力。所以也有人称聚变堆为热堆。这是只有天体才能创造的条件,想要在地球上完成十分困难。

尽管如此,在自然界中,绝不会只有一种方法达到一个目的。常温核聚变,又称冷核聚变,是指在理论上接近常温(1000K以下)、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。冷核聚变即是现在所用更正式名称——“低能量核反应”的通俗名称,隶属于凝聚态物质核科学。

现在世界上有多种核电站,而聚变核电站最有前途,其中常温聚变核电站又是最理想的能源。常温聚变核电技术由于没有放射性污染,不需笨重的保护隔离装置,因而反应堆可以小型化。所以该技术可以广泛应用于船舶、车辆、航空等领域,替代目前的汽油和其他燃料,而且由于零排放,是最清洁的可再生能源。

发现T粒子 打开新技术大门

记者:聚变发电技术最早是什么时候出现的?

林溪石:是在20世纪50年代初。前苏联科学家曾在国际上率先提出磁约束的概念,并于1954年建成了世界上第一个磁约束装置-形如中空面包圈的环形器“托卡马克(Tokamak)”,又称环流器。一般情况下,在超过10万摄氏度的磁场中,原子中的电子就脱离原子核的束缚,形成等离子体。带电粒子会沿磁力线做螺旋式运动,所以等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中,叫磁笼。也叫磁约束核聚变(托卡马克)。托卡马克后来发展出一套理论,成为核聚变实验装置的标准模式,被全球模仿,世界各地大大小小各种形式的托卡马克装置如雨后春笋般相继出现。

一直到本世纪初,在半个多世纪的时间里,托卡马克已经取得了诸多成绩,例如加热温度已达到二千万度,持续时间已达数千毫秒级等,但是总的来看,此类装置距实用距离还有很长一段距离。为了加快托卡马克的进展,国际上的欧盟、中国、美国、俄国、韩国、日本及印度等七方决定合作建造一个规模巨大托卡马克工程。合作建设ITER的七方于2005年6月28日达成协议,选定ITER建设地址。这条开发核聚变的道路,将建在法国南部的卡达拉舍。这一项目耗资500亿欧元,目标是输出的电能比输入电能大的真正发电设备。因为此前的托卡马克都是输入电能大输出电能小的耗电设备,所以人们期望着这个工期为五十年的项目能为人类带来福音和光明。

记者:能讲讲您在这方面的研究吗?您是出于一个什么样的契机开始这方面的工作的?

林溪石:首先我要表达对从事托卡马克装置研究并取得成绩的国内外科学家的敬意,他们的工作精神是非常值得钦佩的。但除此外,从学术角度来说,我也要给予一些纠正。就高温高压的核聚变而言,除了磁约束,还有惯性约束、超声约束等等。而除了高温高压的核聚变的方法外,常温核聚变就是一条非常宽广的道路。

我在这方面的研究源于1995年的一次实验。当时,我无意间发现一个奇怪的现象,即适当浓度的海水在某种频率的电场照射下会产生高热。因为多年的工作经验和基础,我很快意识到这很可能是一种新的物理现象,于是抓住不放,决定查清这桶海水的成分。但是海水中富含各种分子、原子和粒子,不仅种类繁多,而且互相结合、结构复杂,这些给提取造成了很大困难。

经过对比和选择,我决定采用电渗淅法,把海水中的主要成分淡水分离出去,然后再用蒸馏法去掉海水中成分较多的盐类和钠离子、镁离子等,终于在剩下的原液中发现了相当不明成分的活跃粒子,于是这些粒子暂时命名为T粒子。那些年中,为查明T粒子的详实成分和来源,确实耗费了很多精力和时间。

后来,我们研究发现,恒星太阳是一个不间断反应着的热核聚变反应堆,它除了发光发热外,还以太阳风的形式向宇宙间散发大量的高能粒子,这些粒子以宇宙尘埃的形式在太空中漫游,散落在太阳系各个天体中。其中地球和月亮由于距离太阳较近,所以受太阳风的影响也较大,散落的宇宙尘埃比较多,散落在地球的太阳粒子通过江河雨水的搬迁作用基本上都流入大海、溶入海洋中。依我的计算,一升含二氧化氘20%左右的海水浓缩液经过充分反应后可产生15000兆焦耳能量,而300升汽油发出的热能量只有13800兆焦耳,所以可以说一升海水浓缩液发出的能量相当于300升汽油发出的能量。由于几亿年来的积累,如今地球上的太阳T粒子存量己相当浩大,如果全球所有大洋的海水全部用于发电,足够全人类使用三亿年以上。因此太阳能T粒子实际上可被视为人类用之不尽的清洁能源。

值得一提的是到了这一步后,还有海水发热的问题没有解决清楚。所以我又把太阳能T粒子核心问题的研究进一步推进,从成分分析入手,彻查与T粒子有关,亦即氘有关的原子和粒子。在助手和学生的协助下,经过多日的艰苦钻研,最终确定那桶海水中多了一些氦原子而少了一些氘原子,这是终于发生聚变的特征。

后来,我向大家宣布了两条规定:第一、以前所有太阳T粒子的实验全部重做,试验数据和报告一律存档,不准外传和上报。第二、研究太阳T粒子的目的是用它来发电,解决人类未来能源问题。如果成功其意义不亚于航天工程,但是要求一定要低调,决不可以膨胀,即使取得阶段成果,也不能肆意吹嘘,一定要等全部成果真正获得成功,且经过专家鉴定,并取得同行业肯定后再做统一宣传。

揭示冷聚变奥秘 推动核心技术研发

记者:您能给我们简单介绍一下冷聚变的概念吗?

林溪石:冷聚变又被称作冷核融合,隶属于凝态物质核科学(condensed matter nuclear science, CMNS)的范畴。冷核融合起源于美国科学家马丁·弗莱许曼(MartinFleischmann)和史坦利·庞斯(StanleyPons)所进行的具有争议性的“弗莱许曼-庞斯实验”。当时曾有许多科学家努力重复该实验,却发现无法再现同样的结果。因此人们对冷聚变最大的困难集中在其实验的低重复性和核反应产物不匹配两点上。

在国际上,冷聚变还被叫做“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。氘聚变比x射线的发射要低几个数量级,所以叫冷聚变是不完全科学的,应该称作电子-粒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,因此对清洁能源有潜在影响。

冷聚变是指在相对低温(甚至常温)下进行的核聚变反应,这种情况是针对自然界已知存在的热核聚变(恒星内部热核反应)而提出的一种概念性‘假设’。如果室温条件下的聚变反应能够实现商业化,人类就可以用海水中提取的氘来产生丰富的核能。需要注意的是,其理论假设是当对氘核进行电解时,分子被融进氮气内,释放一个高能中子。目前科学家已经探测到了大量热能,然而仍没有人能探测到释放出来的中子。

记者:开发冷聚变技术需要注意哪些方面?

林溪石:开发冷聚变现象对社会具有积极作用。冷聚变的关键技术是在常温条件下实现核聚变。目前科学家们常采用的方法有电解法,即在电解池中放置重水,用金属钯作电极,通电后二氧化氘就会被电极吸附并发生核聚变释放热量和中子,然后重水作为工质将热量置换出来。冷聚变发电技术采用的聚变形式则是另外一种途径:冷聚变燃料。经过雾化处理送到反应腔,在高频电场作用下抱团转动。一般四个粒子对称组团,其中μ粒子居中。μ粒子是在大气电离层产生寿命极短的粒子,其寿命只有皮秒级。当μ粒子突然消失时正在组团运动的氘原子因填补μ粒子突然消失的空间而互相靠近。当两个原子距离达到飞米时,聚变发生,产生二千摄氏度左右高温,通过空气热辐射传到反应腔外壳。μ粒子并不参加反应,它只起催化的作用。冷聚变反应腔的冷聚变燃料中的氘原子在腔内发生聚变反应产生热量,相当于海水在腔内燃烧发热,所以也称为冷聚变反应腔。(冷聚变对燃料的浓度有严格的要求,亦即燃料中含氘量比例太大也不行,太小也不行,要恰到好处,含氘量太大不容易点火,含氘量太小不能维持反应,这个比例要经过严格的计算和反复的试验才能确定)。

冷聚变发电装置主要燃料是氘原子,也就是氢的同位素氘。可以直接用浓缩海水作冷聚变燃料。冷聚变燃料的原理是先用反渗析去掉海水中的钠盐镁盐等,同时再用电解法去掉普通的轻水。经过处理后,水中含氘量就会逐步增加,这就达到浓缩的目的,当用TDS仪表测试浓液时能达到8万PPM值时浓缩液就合格了。

还有冷聚变锅炉,就是把反应腔置于锅炉中部,工质为普通的轻水。通过加热水产生蒸汽,其原理与火管锅炉相似,从而把反应腔的热量置换出来。我们共设计了150瓦实验发电装置和3兆瓦冷聚变实验电站两种方案。其中150瓦实验发电装置是将冷聚变反应腔放置在液态金属锅炉中(将低熔点的金属加热融化后,形成液态金属锅炉),其工质为低熔点的液态金属,用循环的方式加热传热板,在传热板上装上半导体温差发电元件。温差元件热端为传热板,冷端为循环水系统,使温差元件的冷热温差达到200℃以上。此时,温差元件发出电能,经过适当的并联和串联,可得到一个输出电压为49伏,输出电流为3.1安培,输出功率约为150瓦的冷聚变直流发电装置。

冷聚变实验发电电站是一种用海水作为燃料发电的装置,它由燃料雾化装置、冷聚变锅炉、冷却水净化处理系统、蒸汽轮机发电机组和相应的变送电设备等部分组成的。

促进冷聚变科技 用科学造福于民

记者:请您介绍一下冷聚变核电技术的用途和优势。

林溪石:由于没有放射性污染,不需要笨重的保护隔离装置,而且零排放,所以冷聚变核电技术是最清洁的可再生能源,可供人类世代享用。根据使用途径可分为几个方向:1. 船用核电站。聚变核电站最适宜用于舰船,因为它使用的燃料就是浓缩海水中的氘原子,可以在大海中直接提取,续航能力几乎无限制。这对于大型军舰和潜艇来说是突出的优点,特别是航母战斗群和潜艇尤如虎上添翼。把所有的常规潜艇都改建成核潜艇,既能增强威力,也可以节约大量费用。2.车用核电站。把聚变电站装在重型卡车、高铁动车组和大型巴士上是完全可能的。进一步改进,减少体积和重量后也可放在普通轿车上,完全可以应付油价上涨。3. 航空核电站。减轻电站的重量(1.5吨以下)增加功率到200千瓦就可用于电动螺旋桨飞机(不能用于喷气式飞机),这种飞机特点是航程远,运营费用低。

因为太阳每天以太阳风的形式向宇宙发送上亿吨的氘原子,每天落到地球上的氘原子足够全世界人类用一年以上,所以氘原子实际上是用之不尽的可再生能源。作为一项重大发明,冷聚变发电技术应用广泛,意义重大,不但有可能在本世纪引起一场新的工业革命,还有可能在世界范围上创造一个数万亿美元的大产业。

但同时我们也应该意识到,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,才能让其运转起来。因为冷聚变产品是一个革命性的产品并且是有改变世界的潜力,需要将名声打出去,要做到这一点也需要上千万美元。但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要使用的燃料并不难找,而且价格也不能单纯以表面标价来衡量。冷聚变的燃料是含有一定比例的重水的浓缩海水配方。一升含二氧化氘20%左右的海水浓缩燃料成本价约160元左右,如果生产规模进一步扩大,价格还会进一步降低。由此可见,冷聚变发电技术是一种很廉价的清洁能源。

记者:您认为要推广冷聚变技术,有哪些可行方法?

林溪石:当然冷聚变的方法和途径有很多,最近意大利科学家罗西曾提出氢原子内部的质子通过隧穿效应,进入到锂7的原子核(锂的同位素),形成原子核硼8(硼的同位素)。硼的同位素在几秒钟内衰变成两个阿尔法粒子(氦原子)。这个过程伴随着巨大能量的释放。我认为这个实验很有意义,俄罗斯、中国等国的科学家都声称成功复制了罗西的实验,这些实验表明,用镍氢锂可以作为燃料实现冷聚变,这也是可行的途径之一。

冷聚变揭示的现象为探索微观世界提供了一种崭新的手段,即我们有可能通过桌面反应就做到以前必须由大型加速器才能做到的事。例如现在的激光尾场加速技术已使带电粒子达到GeV量级的能量,而冷聚变正是这种趋势中的一个极致,尽管现在还不为人解。作为最简单的对比:原来热核聚变研究需要大型的托卡马克才能达到的一些指标,现在冷聚变实验仅需要一个手持玻璃瓶就能实现。

如今,已经可以证明常温核聚变的事实是存在的,这种物理现象可以进行商业开发。因此,我很盼望人们能够投入更大的精力去发展这种可再生能源,开展公平公开的技术竞争。我期待着能够用20年时间替代和淘汰全国现有的燃煤火电站,让冷聚变发电技术切实地造福于民。

应该指出现在冷聚变技术还鲜为人知,从事冷聚变技术的研究机构和科学家很少,据我所知,目前只有广州冷聚变实验室的林溪石、厦门大学实验室的田中群教授、清华大学实验室的李兴中教授、长春理工大学田坚教授、中国原子能科学院蒋崧生教授、西安冷聚变实验室张航教授等,在坚持继续开发和研究,而支持他们的机构和力量很单薄,基本上属于无人问津,单枪匹马的状态。与其相反国外冷聚变技术正在得到蓬勃的发展,如美国、日本和意大利不但都投入大量的人力物力进行研究,他们还组织论坛每年都定期学术研究和讨论,根据国际冷聚变论坛报导,上述国家每年都有许多关于冷聚变的新技术和应用技术取得进展,有些项目将接近实现化。冷聚变是一项前沿基础科学,不是六个月就能出栏的肥猪,急功近利的政策是无法促进此类项目的发展的。
发表于 2018-8-7 09:30:33 | 显示全部楼层
一头雾水~~~~~~~~~~
发表于 2018-8-7 10:47:33 | 显示全部楼层
奥列格博士COP=100的1.5兆瓦自供电发电机

http://energysea.net/plugin.php? ... id=130&page=201

似乎就是冷核聚变的应用???
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