據CNBC報道，日本學(xué)生島田大志自2000年開(kāi)始加州大學(xué)圣地亞哥分校研究生課程學(xué)習以來(lái)一直從事核聚變研究。他目前已經(jīng)是愛(ài)達荷州國家實(shí)驗室安全和氚應用研究（STAR）設施的首席科學(xué)家，該實(shí)驗室是美國聯(lián)邦政府首屈一指的科學(xué)研究實(shí)驗室之一。
在他職業(yè)生涯的早期，核聚變經(jīng)常是笑話(huà)的對象，島田一直聽(tīng)別人說(shuō)“融合是未來(lái)的能量，永遠是未來(lái)的能量”。
但情況正在改變。據核聚變行業(yè)貿易協(xié)會(huì )（Fusion Industry Association）稱(chēng)，目前數十家初創(chuàng )企業(yè)籌得了近40億美元的私人資金。
美國能源部部長(cháng)Jennifer Granholm稱(chēng)聚變能源是清潔能源的“圣杯”，有可能在不釋放任何溫室氣體的情況下提供幾乎無(wú)限的能源，也不會(huì )像核裂變那樣的持久放射性廢物。
有一大群新的年輕科學(xué)家從事核聚變研究工作。島田說(shuō)，“如果你和這些年輕人交談，他們相信核聚變會(huì )成功的。他們有非常積極、樂(lè )觀(guān)的心態(tài)”。島田和他的團隊現在正在研究氚的管理，氚是許多聚變初創(chuàng )企業(yè)正在熱衷研究的燃料，希望成為聚變行業(yè)的基礎。
核聚變行業(yè)協(xié)會(huì )首席執行官Andrew Holland告訴CNBC：“作為政府核聚變商業(yè)化的大膽愿景的一部分，氚處理和生產(chǎn)將是他們科學(xué)研究的關(guān)鍵。”
當兩個(gè)較輕的原子核被推在一起形成一個(gè)較重的原子核，可釋放大量能量時(shí)，就是核聚變反應。太陽(yáng)就是這樣產(chǎn)生能量的，但控制地球上的聚變反應是一個(gè)復雜而微妙的過(guò)程。在許多情況下，聚變反應的燃料是氘和氚，它們都是氫的形式，是宇宙中最豐富的元素。氘非常常見(jiàn)，可以在海水中找到。如果在地球上大規模實(shí)現聚變，一加侖海水將有足夠的氘來(lái)制造多達300加侖的汽油。
然而，氚在地球上并不常見(jiàn)，必須人工生產(chǎn)。島田和他的研究團隊在愛(ài)達荷州愛(ài)達荷瀑布以西55英里處有一個(gè)小型氚實(shí)驗室，在那里研究如何生產(chǎn)同位素。目前美國使用的大部分氚來(lái)自加拿大國家核實(shí)驗室。島田說(shuō)，“但我們真的不能依賴(lài)這些供應，我們必須在運行聚變反應堆時(shí)制造氚。有足夠的氚來(lái)支持試點(diǎn)聚變項目和研究，但將其商業(yè)化需要數百座反應堆。這就是為什么我們現在必須投資于氚燃料循環(huán)技術(shù)來(lái)制造和回收氚。
氚具有放射性，但與核裂變反應堆的燃料不同，氚的放射性衰變采取弱β發(fā)射體的形式。這種類(lèi)型的輻射可以被幾厘米的水所阻擋。氚的半衰期或半衰期或半放射性物質(zhì)衰變所需的時(shí)間約為12年，當它衰變時(shí)，釋放的產(chǎn)品是氦，而氦不具放射性。相比之下，核裂變反應將鈾分裂成碘、銫、鍶、氙和鋇等元素，這些元素本身具有放射性，半衰期從幾天到數萬(wàn)年不等。
要發(fā)生聚變反應，必須將燃料源加熱成等離子體，即物質(zhì)的第四種狀態(tài)。島田說(shuō)，這些反應發(fā)生在異常高的溫度下，高達1億度，這可能會(huì )影響氚進(jìn)入容納等離子體的材料的數量和速度。
大多數聚變反應容器由一種特殊的不銹鋼制成，內部有一層薄薄的鎢，選擇鎢是因為它在元素周期表中所有元素中的氚溶解度最低。雖然愛(ài)達荷州國家實(shí)驗室正在研究氚的特性，為蓬勃發(fā)展的核聚變行業(yè)制定安全標準，但其核廢料的問(wèn)題比今天的核裂變反應堆小得多。40多年來(lái)，美國聯(lián)邦政府一直在研究如何建立一個(gè)基于裂變的廢物的永久存儲庫，但尚未找到解決方案。但核聚變不會(huì )產(chǎn)生任何長(cháng)壽命的放射性核廢料，這是聚變反應堆相對于裂變反應堆的優(yōu)勢之一。
在他職業(yè)生涯的早期，核聚變經(jīng)常是笑話(huà)的對象，島田一直聽(tīng)別人說(shuō)“融合是未來(lái)的能量，永遠是未來(lái)的能量”。
但情況正在改變。據核聚變行業(yè)貿易協(xié)會(huì )（Fusion Industry Association）稱(chēng)，目前數十家初創(chuàng )企業(yè)籌得了近40億美元的私人資金。
美國能源部部長(cháng)Jennifer Granholm稱(chēng)聚變能源是清潔能源的“圣杯”，有可能在不釋放任何溫室氣體的情況下提供幾乎無(wú)限的能源，也不會(huì )像核裂變那樣的持久放射性廢物。
有一大群新的年輕科學(xué)家從事核聚變研究工作。島田說(shuō)，“如果你和這些年輕人交談，他們相信核聚變會(huì )成功的。他們有非常積極、樂(lè )觀(guān)的心態(tài)”。島田和他的團隊現在正在研究氚的管理，氚是許多聚變初創(chuàng )企業(yè)正在熱衷研究的燃料，希望成為聚變行業(yè)的基礎。
核聚變行業(yè)協(xié)會(huì )首席執行官Andrew Holland告訴CNBC：“作為政府核聚變商業(yè)化的大膽愿景的一部分，氚處理和生產(chǎn)將是他們科學(xué)研究的關(guān)鍵。”
當兩個(gè)較輕的原子核被推在一起形成一個(gè)較重的原子核，可釋放大量能量時(shí)，就是核聚變反應。太陽(yáng)就是這樣產(chǎn)生能量的，但控制地球上的聚變反應是一個(gè)復雜而微妙的過(guò)程。在許多情況下，聚變反應的燃料是氘和氚，它們都是氫的形式，是宇宙中最豐富的元素。氘非常常見(jiàn)，可以在海水中找到。如果在地球上大規模實(shí)現聚變，一加侖海水將有足夠的氘來(lái)制造多達300加侖的汽油。
然而，氚在地球上并不常見(jiàn)，必須人工生產(chǎn)。島田和他的研究團隊在愛(ài)達荷州愛(ài)達荷瀑布以西55英里處有一個(gè)小型氚實(shí)驗室，在那里研究如何生產(chǎn)同位素。目前美國使用的大部分氚來(lái)自加拿大國家核實(shí)驗室。島田說(shuō)，“但我們真的不能依賴(lài)這些供應，我們必須在運行聚變反應堆時(shí)制造氚。有足夠的氚來(lái)支持試點(diǎn)聚變項目和研究，但將其商業(yè)化需要數百座反應堆。這就是為什么我們現在必須投資于氚燃料循環(huán)技術(shù)來(lái)制造和回收氚。
氚具有放射性，但與核裂變反應堆的燃料不同，氚的放射性衰變采取弱β發(fā)射體的形式。這種類(lèi)型的輻射可以被幾厘米的水所阻擋。氚的半衰期或半衰期或半放射性物質(zhì)衰變所需的時(shí)間約為12年，當它衰變時(shí)，釋放的產(chǎn)品是氦，而氦不具放射性。相比之下，核裂變反應將鈾分裂成碘、銫、鍶、氙和鋇等元素，這些元素本身具有放射性，半衰期從幾天到數萬(wàn)年不等。
要發(fā)生聚變反應，必須將燃料源加熱成等離子體，即物質(zhì)的第四種狀態(tài)。島田說(shuō)，這些反應發(fā)生在異常高的溫度下，高達1億度，這可能會(huì )影響氚進(jìn)入容納等離子體的材料的數量和速度。
大多數聚變反應容器由一種特殊的不銹鋼制成，內部有一層薄薄的鎢，選擇鎢是因為它在元素周期表中所有元素中的氚溶解度最低。雖然愛(ài)達荷州國家實(shí)驗室正在研究氚的特性，為蓬勃發(fā)展的核聚變行業(yè)制定安全標準，但其核廢料的問(wèn)題比今天的核裂變反應堆小得多。40多年來(lái)，美國聯(lián)邦政府一直在研究如何建立一個(gè)基于裂變的廢物的永久存儲庫，但尚未找到解決方案。但核聚變不會(huì )產(chǎn)生任何長(cháng)壽命的放射性核廢料，這是聚變反應堆相對于裂變反應堆的優(yōu)勢之一。
