科技新知 : 核能新科技---冷融合成功

近日得知一消息:
美國橡樹嶺國家實驗室的科學家利用聲波, 在溶有重氫的丙酮溶液製造小氣泡, 再利用聲波促使氣泡內爆, 完成室溫下的核融合....


若記得沒錯, 幾年前也曾經有過一個有爭議的冷融合事例, 這是在重水中放入鈀棒電極完成的, 因為溶解在金屬鈀內的氫原子，彼此之間的距離比極冷下固態氫原子間的距離還短, 只是那個實驗一直有爭議, 因為其他科學家無法重複完成這個實驗.....


我認為綜合以上兩種方法, 說不定可以輕易達成冷融合, 亦即將重氫溶入在有細微孔洞的鈀棒後, 施以壓力波, 促使孔洞內氣泡內爆, 或是在沒有孔洞的鈀棒中, 直接以聲波讓已經距離相當短的氫原子產生核融合, 應也可達成.....

請說說您對冷融合的看法及可能的方法, 發揮創意, 不要讓老美專美於前....


ps:我把此篇文章同步在 [url]http://www.sciscape.org/[/url] 的討論區發表....

[color=red]自由時報 民國91年3月4日

冷融合成功 為乾淨核能鋪路 　　

〔本報綜合報導〕一群核子科學家預定本週內宣佈，他們已在實驗室內成功控制冷融合反應的過程。若此實驗結果證實為真，將是人類步入核子時代以來的最重要里程碑，可望為人類開拓取之不盡、又不會產生核廢料的乾淨核能源。

　美國「橡樹嶺國家實驗室」的科學家塔勒亞坎、密西根大學的貝伽堤，以及俄羅斯科學院的尼馬突林共同合作，在實驗室內利用簡單與廉價設備，成功融合氫原子核。據英國周日泰晤士報三日報導，該研究最受矚目之處，是在室溫環境下完成。過去進行核融合的唯一方式，是透過能產生極高溫度的核子武器或巨型實驗機器進行，不過造價都需數十億英鎊。

　塔勒亞坎等人利用壓力波（或稱聲波），在浸泡有氘（氫的同位素，又名重氫）元素的丙酮溶液內製造小氣泡。一般氫原子核內只有一個質子；氘原子核則多了一個中子，因此重量約為氫的兩倍，也較不安定。物理學家早已知道，將兩個氘原子撞擊在一起，會融合成一個擁有兩個中子與一個質子的氚（氫的放射性同位素）原子。這就是氫彈的主要製造原理。不過科學界迄今仍無法找出控制核融合過程的方法。

　塔勒亞坎等人利用聲波製造氣泡，再利用聲波促使氣泡產生內爆，製造極高的溫度。科學家過去能製造的溫度為攝氏數萬度，但仍遠低於太陽的攝氏一千萬度。不過塔勒亞坎等人利用聲波「撞擊」氣泡，能快速升高溫度，促成氘原子融合。

　英國南安普頓大學的教授佛萊胥曼與波恩斯曾於一九八九年宣稱成功完成冷融合反應。不過其他學者一直無法重複完成其實驗，而且佛萊胥曼和波恩斯未經其他科學家檢驗其研究結果，就直接對媒體發布消息，引發抨擊。因此塔勒亞坎等人在發表結果前已數次重複實驗，並已邀請其他科學家進行同儕檢討。[/color]


我雖不是核子工程及物理相關科系出身的，但我也蠻重視科技新知。想到之前反核人士與政治動物高喊「非核家園」的口號，就覺得啼笑皆非；他們根本就是一知半解、而忽視了未來科技發展的可能性。想靠替代性能源就能滿足人類文明的發展？算了吧！

話說回來，希望不是又來個芭樂或烏龍新聞。冷核融合如真能成功，這三位科學家將會是諾貝爾物理獎的熱門候選人。

我是學受控熱核融合的..對冷融了解不多..不過如果要將冷融拿來做實際輸出..可能還有很長一段路要走..根據勞森判據..熱核點火條件要有足夠長的時間(熱河點火之後要有長時間的控制而不至於讓電漿接觸雜質)..足夠高的溫度(大量的能量輸入來維持高溫維持磁場維持托卡馬克運轉)..足夠多的燃料(燃料靶內的純度要很高..不然遇上高Z物質溶解其中會使溫度迅速降低)..
新聞稿中似乎沒提到相關的東西可以建造成大型的商業輸出站

[QUOTE][i]最初由 Sheen 發表[/i]
[B][color=red]冷核融合如真能成功，這三位科學家將會是諾貝爾物理獎的熱門候選人。 [/B][/QUOTE]

個人是覺得可行性相當高, 通常科學的突破,多半是在人們認為不可能或不可行的地方, 而且有時只是一個簡單的想法, 在大多數物理學者認為冷融不可行的情況下, 說不定以壓力波的方式是相當簡單而有效的方法, 利用超音波(壓力波)干涉, 已有商業化運轉的集塵設備與氣泡產生裝置, 而將氘氣泡內爆產生融合, 只是其中一項運用, 學理依據也相當完備, 好比利用接觸電流來製作可看到原子的電子顯微鏡, 就是一個好例子....

而之前用鈀金屬來作冷融, 是有他的學理假設, 只是程粗趮, 怕其他人捷足先登, 讓人覺得名利之於科學家, 同常人無異....

至於目前核分裂型電廠, 大家看多也聽多, 各有一把尺, 其中牽扯的, 已不是單純利弊得失與經濟效益, 政治利益與酬庸, 才是讓人詬病的主要原因.......^_^

[QUOTE][i]最初由 TIM 發表[/i]
[B]熱核點火條件要有足夠長的時間(熱河點火之後要有長時間的控制而不至於讓電漿接觸雜質)..足夠高的溫度,新聞稿中似乎沒提到相關的東西可以建造成大型的商業輸出站 [/B][/QUOTE]

若我記得沒錯, 您所說的應該指得是絡遜條件....
那個蘇聯牌的圈圈餅還真是好吃....^_^

受控熱融合需要用磁場封閉電漿, 或是慣性保持法等... 固然以溫度來表示粒子的能量時, 沒有任何物質可以封閉電漿而不使電漿冷卻, 但可以這麼想, 不使用加熱的方式可否引發核融合, 核融合的條件是什麼?

核融合引發的條件是只要兩核子夠近, 核力大於庫倫排斥力就可以, 所以在方法上, 設法提供此條件便可, 加熱電漿提供粒子能量是一方法, 以雷射引爆氘氣丸產生內爆是一方法, 用壓力波行不行? 讓氫溶於鈀金行不行, 以超原子引發行不行? 這些都是方法....

以壓力波為例, 在直徑一公尺的圓球表面同相位同步向圓心施加一波長夠短的壓力波, 在以奈米尺度為圓心時的壓力會有多少, 更小的尺度呢? 介質除了氣體外, 可不可以是液體, 固體, 或是電漿? 這種想法在數十年前就有了.... 您可以試算看看初始壓力波所需要的功率與波長....

以內爆引發核融合的方式, 在氫彈製作上即有先例, 而該科學家運用氣泡內爆, 想法與雷射內爆是雷同的, 只是引發內爆的媒介不同, 這些人設法突破既有普世觀念, 向理論挑戰, 個人覺得, 就算被證明不可行, 以欣賞的角度看待來這些方法, 要比嗤之以鼻要好, 因為這就是進步的原動力, 誰知這些研究成果, 不能被引用在其他方面而發揚光大呢?.....

我認為在學校所學得的理論, 是所謂普世認同的理論, 要想有突破性, 就應質疑既有認知的限制, 不要認為只有這種方法可行, 負粒子空間是一例, 相對論是一例, 本來就是測不準的測不準原理更是一例.....^_^

說實在的科學的東西就交給科學家去煩惱.
我比較好奇的是一但人類從所謂的碳經濟(石油)轉變到氫經濟(冷融合),
這個世界的變化會有多大.

聯合報與中國時報雖晚了兩天來搞清楚狀況，但報導也較完整：


[color=red]2002/03/06 聯合報

核融合 實驗桌上辦到了

編譯董更生美聯社華盛頓五日電

美國科學家宣布，已在實驗桌上製造出像核融合一樣的反應，這使美國核子物理學界既興奮又懷疑。太陽的無盡能源就是來自核融合。

這些科學家利用一個像三個咖啡杯疊起來一樣的器材，以音波震爆水中氣泡，同時製造出光和高熱。這種反應既簡單又輕鬆，而且可以製造出無窮盡無汙染且可重複使用的能源，將使世界完全改觀；不過也可能像一九八九年有人宣稱發展出「冷融合」科技一樣，空歡喜一場。

美國橡嶺國家實驗室和紐約州藍斯雷爾理工學院的科學家說，這種現象就好像迷你核融合，但他們不確定是否可以用這種方法取得能源。他們把這種反應叫做「泡沫融合」，在實驗中出現兩個與核融合相同的現象，一個是產生中子，另一個是氫的放射線同位素氚，但研究人員無法實際看到核融合，而且在實驗過程中所耗費的能量大於所產生的能量。這項實驗刊登於最新一期「科學」雜誌上。但橡嶺實驗室其他科學家罕見地在網路上貼出一封質疑的信說，他們重做實驗時並未探測到足夠的中子。

華盛頓大學應用物理實驗室研究員柯隆姆說，「乍看之下，我們都很興奮」，但進一步研究發現有疑點，「這些研究員也許被大自然所欺騙，大自然最喜歡騙科學家」。

事實上，橡嶺和藍斯雷爾理工學院的科學家在發表報告時都小心翼翼，強調他們的研究結果還需要進一步驗證，而且即使在實驗室獲得成功，也不一定馬上可以蓋核融合電廠。

這項研究結果公開前，曾送請包括普林斯頓大學電漿物理研究計畫主任費許在內的科學家評估，不過費許對實驗結果表示懷疑。

參與實驗的橡嶺科學家雷海反駁說，懷疑這項實驗結果的人都是有目的的，因為這項結果威脅到他們以傳統技術進行的實驗的高昂經費。他說，他們的研究結果至少對核融合基礎研究有價值。

本期科學雜誌以罕見的強硬口吻警告兩陣營的科學家說：「對實驗結果過早批評和表示相信的人應該冷靜，應等科學來驗證結果。」科學雜誌在刊出這篇報告前，曾請一群科學家重做實驗。

在實驗中，研究人員將含重氫的丙酮置入燒杯，然後將微小的氣泡打入含重氫的丙酮中，再用音波震動氣泡，使氣泡擴張到爆炸。丙酮是無色的揮發性液體，通常用做油漆或化學物質的稀釋劑，在含重氫的丙酮中，正常的氫分子被比較重的氚取代。科學家相信氣泡爆炸時產生短暫的震波，震波產生高壓、高溫和閃光。

根據愛因斯坦著名的能量不滅定律，核子融合和核子分裂都會將物質轉換為能源。在核分裂時，較重的原子（譬如鈾）分裂成為較輕的原子；在核融合中，較輕的原子（譬如氫）融合成為較重的原子。兩種過程中都釋出能量。

核分裂的原料較難取得、純化、處理和儲存，而且會製造放射性廢料，所以科學界視核融合為宇宙間的終極能源來源，數十年來都在找尋駕馭核融合的方法。到目前為止，大部分非軍事的人工核融合都依賴體積龐大、所費不貲的高能加速器或是雷射。[/color]


[color=green]2002.03.06　 中國時報

美桌上科學實驗 完成核融合

潘勛/特稿

美國田納西州「橡樹嶺」國家實驗室專家宣稱已在實驗桌上製造出核融合現象，美國核子物理學界四日反應不一，興奮與懷疑者兼而有之，原因是該項成就有可能提供取之不竭、可以再生的零污染能源，從而改變世界。但它也可能只是令人空歡喜一場，就如同一九八九年的「冷融合」報告，引起廣大矚目，但最後被嗤笑為未爆彈。

核融合及核分解都源出愛因斯坦著名的質能互換公式「能量等於質量乘以光速的平方」。核分解的情形中，如鈾元素之類的重原子分解成較輕的粒子。而核融合則是兩枚氫原子的同位素氘融合在一起，形成更重的氫同位素氚。不管核分解或核融合，某些物質都會轉換成能量。

但核分解一定得用到像鈾一般的元素，難以發掘、提煉、處理及貯藏，同時會留下輻射污染達數十年甚或數世紀的廢料。所以科學家長久以來一直在追尋簡易的核融合手段。氫原子充沛易得，可能較為安全，所以核融合被視為人類的終極能源。

但核融合很難達成，原因是必須用到極高的能量，來迫使氫原子融合在一起。迄今民間、人力產出的核融合案例，都得動用到高能加速器或者雷射。

橡樹嶺國家實驗室這項稱作「泡沫融合」的實驗，係由俄羅斯科學院專家塔列雅克漢領銜，參與者有橡樹嶺國家實驗室同僚，以及紐約州特洛伊市「任色列綜合技術學院」工程學教授雷禧等。雷禧表示，這項研究重複執行多次，而且一年多之前便完成首度測量，他認為實驗的核融合屬實無誤。

實驗中，專家使用一大燒杯的氘化丙酮。正常的丙酮這種化學物質為液體，無色、易揮發，常用來去漆劑，或者作為化學溶劑。氘化丙酮中，正常的氫原子被同位素氘所代換。氘若與氧原子結合，產生的化合物有時稱作「重水」。

有種學界尚未完全理解的物理現象稱作「聲致發光」，即使用超音波通過某些液體，液體會發出泡沫，爆裂出閃光。本實驗專家就利用本現象，先把高能中子射入氘化丙酮溶劑，產出直徑大約只有一釐米的泡沫群，再以超音波把泡沫壓下去，導致泡沫裂解，產生核融合所要求的幾百萬度超高溫及超高壓，從而釋放出巨大能源。

雷禧教授表示，實驗中泡沫迸破時，僅產出微量的能源，但有可能把程序擴大，利用產出的能源再重複相同程序，即引發連鎖反應；他們已設想出幾個點子，若能成功，便能真正解決核能所遭逢的許多棘手難題。他不能確定本技術能否用來提供能源，但肯定對核融合的基本研究極為珍貴。

本實驗論文領銜作者塔列雅克漢把實驗描述成真實無偽的「桌上物理」，使用到的儀器簡便容易，「大小好比三個咖啡杯堆疊在一起」。

但是橡樹嶺國家實驗室另兩位科學家沙皮拉博士及梭特馬許博士在網際網路發表實驗檢討說，他們使用稍微不同的實驗儀器，重複實驗後，發現釋放出來的中子數量太過渺小，不足以解釋塔列雅克漢報告中所稱的造出氚同位素。

但雷禧博士反擊那些批評出自政治目的，因為實驗結果若成功，將危及那些坐享大筆國家預算來研究昂貴而傳統核融合科技的科學家。

本實驗論文將發表在本週出版的權威期刊「科學」之上。期刊編輯甘迺迪承認學界對該實驗有無資格出現在科學期刊上，有所爭議，但他為刊出論文辯護。在相關的刊物評論上，甘迺迪表示沒有道理把這篇論文壓下去，更沒理由提前駁斥其價值。無論批評或支持崇拜本實驗者，都言之過早，雙方都該冷靜，等候科學步驟來檢驗。[/color]

[url]http://www.sciscape.org/[/url] 也刊出了這個消息,

另外 [url]http://www.nature.com/nsu/020304/020304-3.html[/url] 為原文新聞

大家參考看看....^_^