加拿大英属哥伦比亚大学研究人员通过创新电化学方法提升核聚变速率

编辑者: Vera Mo

加拿大英属哥伦比亚大学(UBC)的研究团队在核聚变领域取得一项突破性进展,他们开发出一种通过电化学方法将氘燃料加载到钯靶材中,从而显著提高核聚变速率的新技术。这项发表在《自然》杂志上的创新研究,为实现比传统高温聚变技术更易于获取的聚变方法提供了新的思路。

该团队利用一台定制的、台式粒子加速器兼电化学反应器——“雷鸟反应器”(Thunderbird Reactor)。该装置集成了等离子体推进器、真空室和电化学电池,能够通过等离子体浸没离子注入和电化学加载两种方式,协同地将氘加载到钯靶材中。研究人员通过施加仅一伏特的低电压电流,成功实现了与承受 800 个大气压压力相当的氘加载密度。与仅使用等离子体场加载靶材相比,这种电化学方法平均将氘-氘聚变速率提高了 15%。尽管此次实验并未实现能量净增益,但它首次展示了利用这些特定技术进行氘-氘核聚变的可行性。

UBC大学的首席研究员柯蒂斯·P·伯林盖特教授表示:“我们希望这项工作能够帮助核聚变科学走出大型国家实验室的范畴,走向更易于操作的实验台。” 这一研究成果建立在对“冷聚变”的重新审视之上,雷鸟反应器及其电化学加载技术被视为使聚变研究更易于普及并推动可持续聚变能源发展的有希望的步骤。

与需要极端高温和高压的传统磁约束聚变(如托卡马克装置)不同,UBC的研究团队采用了一种截然不同的策略。他们利用电化学技术将氘(一种用于聚变燃料的氢同位素)注入钯金属靶材,旨在提高局部燃料密度,从而增加聚变事件的频率。这种方法在常温常压下实现了高密度的燃料加载,这在核聚变研究中是一个显著的进步。这项技术不仅为理解基础核过程提供了新的视角,也为下一代聚变实验提供了一个可行的蓝图,有望最终改变全球的能源生产模式。

尽管该研究尚未达到能量净输出的里程碑,但它为核聚变研究开辟了新的途径,即利用电化学方法增强燃料加载。这种方法具有可扩展性和可重复性,为未来能源解决方案的开发奠定了基础。此项研究的意义在于,它展示了如何通过低能量的电化学反应(电子伏特级别)来影响高能量的核反应(兆电子伏特级别),这在核科学与化学的交叉领域中具有开创性意义。这项工作也为“冷聚变”研究的复兴提供了新的视角,尽管它与 1989 年备受争议的“冷聚变”实验在方法和可重复性上有所不同,但它为探索在金属晶格中实现核聚变的可能性提供了新的实验平台。

来源

  • Energy Daily

  • Researchers use electrochemistry to boost nuclear fusion rates

  • Room-temperature reactor uses electrochemistry to boost nuclear fusion rates

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