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低温融合反应——桌上型人造太阳能源(2009)

林子淳 [闲逸] 2013-04-08 04:47:35 星期一 晴天 查看:204 回复:0 发消息给作者

19893月美国大学电化学家 Martin Fleischman (MF) Stanley Pons (SP) 宣布发现「低温融核反应」。他们声称在简单桌上实验设备中,利用金属和重水作为电极与电解液观察到融核反应,产生额外热能并侦测到高能中子。

 

融核反应是太阳和核子弹巨大能量的来源,在摄氏一千六百万度高温和高粒子密度下,氢或重氢核子便能抵抗强大库伦排斥力,接近而逐步融合成氦核子,并释出巨大能量与高能中子。核物理研究始于二十世纪初,因为成功发展出原子弹、核子弹与原子能发电,深受各国政府重视,研究经费充裕,科学家对核子反应有极深刻的了解。

 

融核能源也是科学家几十年来追求的目标,地球上有用不完的氢气与重氢,只要融核能源技术发展成功,我们将有用之不竭的「人造太阳能」,也将不必担心空气污染与地球表面温室效应与暖化。但科学家虽然已经花了几十亿美金设计各种超大型反应仪,都还无法达到维持稳定核反应所需物理条件。规划十几年开始在法国南部兴建的国际融核实验站至少得花一百亿美金和十多年时间才能完成,而它也只是用来研究融核现象,离实用发电甚远。

 

MFSP的发现如果属实,一升海水中含有的重氢就足以提供燃烧两升汽油的能量,所以可算为雏形「桌上型人造太阳能源」。这实在令人无法置信,因此他们结果宣布,全球核能科学家群起挞伐,只因其重要性,世界上仍有二三十实验室抢入研究。可惜MIT、史丹佛、CIT等实验室都无法重复他们的实验结果,有少数实验室观察到多余的热量,但连自己的实验都无法重复。1987年和2003年美国能源部组织低温核能小组审查,先后做出结论,认为低温核能反应没有充分证据,因此政府不该支持,其他国家也类似支持此项研究。

 

重赏之下必有勇夫,「低温核能」牵涉到诺贝尔奖和史无前例的庞大商机,虽然不能从政府申请到研究费,论文也无法在有声誉的杂志发表(物理诺贝尔奖得主Schwinger写了一篇支持低温核子反应的理论,被物理评论快报无审退回),世界上仍有不少民间实验室坚持到底,每年也还有自己的研讨会,论文也都有自己的杂志发表,而且为了减少受到批评,他们自创新名称「凝聚态核子现象」与高能核子反应区分。显然双方科学家的互不对话阻碍了问题的解决与进步,回想如果没有曼哈顿计画把世界最杰出的科学家一起聚集在新墨西哥乡下,我们恐怕也看不到核子弹和核能。

 

今年是「发现」低温融核二十周年,美国化学会在三月特别举办研讨会,检讨此行的进展,美国主要媒体也纷纷以大篇幅报导,例如CBS 的「60 Minutes」就以二十分钟报导访问各方科学家,探讨低温核能的虚实。笔者认为双方人马各执己见,仍然相互攻讦。不过在利用电极的重水电解液中有时会产生一二十额外热能的实验已经一再被检验,虽然实验很难重复,但对方也找不出毛病。重氢很容易融入钯中扩散,在金属内自由电子屏蔽效应下是否核子有机会靠近融合,的确很值得深入探讨。

 

低温融核「发现者」MF因声誉严重受损,在美国无法容身而屈居英国乡下。当时排除众议要给他四百五十万美金研究费的大学的院长也被逼下台。如今低温核能又被炒热,风水轮流转,谁也无法预料是否有一天会平反。笔者认为除非有人能满意解释产生额外热能的物理机制,要靠低温融合效应供应大额能量,比靠高能融合反应恐怕更难也更遥远。


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