突破性运用电化学法，“雷鸟反应堆”成功提升核聚变速率

科技日报记者 张梦然

据《自然》杂志20日发表的成果，名为“雷鸟反应堆”的装置以一种突破性的电化学方法，成功提升了氘聚变速率。实验展示了粒子加速器如何用低能量电化学过程，在高得多的能级上影响核反应速率。该进展为下一步更广泛、更高效驱动核聚变的研究铺平道路。

核聚变是太阳的能量来源，涉及两个轻原子核结合成一个较重原子核并释放出能量的过程。人们认为核聚变有潜力成为清洁能源，但目前的聚变反应堆，还不能产生足够的聚变事件来产出更多的能量。

一个控制聚变速率的因素是燃料密度。密度越高，粒子碰撞可能性越大，从而增加聚变发生的概率。有一种聚变方案是通过结合磁场、温度和压力，压缩核燃料（通常是氘的等离子体，氘是氢的重同位素），使之达到聚变发生的临界状态，但这一技术一直处于开发中。

此次，加拿大不列颠哥伦比亚大学研究团队探索了一种提升氘聚变速率的全新路径。他们利用电化学原理，设计了一个台式粒子加速器，命名为“雷鸟反应堆”。该装置用一束氘离子流轰击钯靶，随着植入钯中的氘浓度升高，在已植入的氘和束流中新进入的氘之间碰撞引发的聚变速率也随之增加，直至达到稳定状态。

钯靶还连接一个电化学电池，当电池启动时，会有更多氘注入靶中增加聚变速率。平均而言，与没有电化学加载相比，聚变速率增加了15%。研究团队介绍说，目前“雷鸟反应堆”每输入15瓦的能量仅能产生约十亿分之一瓦。

在同时发表的新闻与观点文章中，专家认为，高效核聚变目前仍然是个难题，这一方法距离实现能量输出超过输入仍有距离。尽管如此，“使用电化学方法来增加核聚变速率是一个重大成就”，因为“凭借涵盖了核物理、化学和材料科学的技术进展，科学家正为利用可获取的台式核反应堆驱动低能核聚变的更广泛研究铺平了道路。”

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这项成果的核心意义，不在于即时能源产出，而在于打破了传统聚变依赖高温高压的框架，开创了以电化学法提升速率的范式。这种方式不仅降低了实验门槛，还证明了外部化学场可有效调控核反应进程，为“冷聚变”或低能核反应研究注入新动力。人们一直在探索更经济、可扩展的聚变方法，尽管现在距商业化仍然遥远，但在核聚变科学路径上迈出的每一步，都在为未来清洁能源愿景铺就基石。