HB11氢硼激光聚变试验取得了突破性成果

HB11正在从一个全新的角度接近核聚变。据悉，这家公司正在使用高功率、高精度的激光而非上亿度的温度来启动反应。它的第一个演示产生了比预期多9倍的核聚变反应，该公司说它现在是“迄今为止唯一实现核聚变的商业实体”并使其成为“清洁能源圣杯商业化竞赛中的全球领跑者”。

据了解，为了将原子狠狠地砸在一起从而使它们融合在一起并形成一种新的元素，你需要克服将两个带正电的原子核推开的强大排斥力。这就像在太空中向对方投掷强大的磁铁后希望将两个北极砸在一起而不是让它们跳开对方的路。

太阳是通过将大量的氢原子装入在其核心处被过热到数千万度的等离子体中来实现的。在这些温度下，氢原子的运动速度非常得快，以至于它们相互撞击并融合并释放出使我们的星球变暖的能量。

大多数核聚变反应堆的设计旨在复制这些条件，即通过磁力将氢原子限制在一个等离子体中然后使用陀螺仪和其他专门设备来创造小块的疯狂温度--超1亿摄氏度。

科学家们希望在其中获得足够的核之间的随机碰撞以创造一个连锁反应。这是支撑数十亿美元的恒星仪和托卡马克项目的基本想法，这些项目几十年来一直主导着聚变研究。

HB11使用的是一种不同的方法--更接近于斯诺克球。它不需要大量的热量或棘手的放射性燃料如氚，相反，它利用了最近在超高功率“啁啾脉冲放大”激光器方面的进展，这些激光器可以产生超10PB的巨大功率水平。

一个HB11反应堆将是一个大部分是中空的金属球体，中间夹着一个“大小适中”的硼燃料颗粒，球体上的两个位置有孔，用于放置一对激光器。其中一个激光器将被用来为等离子体建立一个磁封场，另二个激光器则通过硼样品被用来大规模地加速氢原子。因此，你不是在加热东西以期望它们能高速撞击在一起，而是真的将氢气对准了硼并使用这些出血性的激光器让它的速度变得非常快，以至于如果它撞击到一个原子核就会发生熔断。

氢-硼核聚变不会产生热量，它只是产生“裸”氦原子，或α粒子，这些粒子缺少电子，因此带正电。HB11计划简单地收集这种电荷来创造能量，而不是需要过热的蒸汽和驱动有损耗的涡轮机。另外，还不会产生任何核废料。

关于激光触发的链式反应的初步实验返回的反应速率是预期的10亿倍，这导致HB11在2020年称它很有可能远远领先于其他团体达到净能量增益的目标。

“由于我们没有试图将燃料加热到不可能的高温，我们避开了半个多世纪以来阻碍聚变能源发展的所有科学挑战，”HB11常务董事Warren Mckenzie博士当时告诉媒体，“这意味着我们的发展路线图将比任何其他核聚变方法更快、更便宜。”

现在，新的消息使这个想法有了进一步的学术可信性。在这项由HB11首席科学家Dimitri Batani和合作者Daniele Margarone领导、捷克共和国教育、青年和体育部及欧盟EUROfision财团资助的研究中，新技术已经在大阪大学的激光工程研究所进行了演示。

这项研究的报告则已发表在同行评议的《Applied Sciences》上。

据了解，实验中用到的装置包括一个短脉冲、高能量、petawatt级的激光器，其被调谐到大约3 x 1019 W/cm2的“相对论强度”。其被聚焦到一块0.2毫米厚的氮化硼的表面。一台汤普森抛物线光谱仪则被放置在距离下端，用于测量质子/离子等离子体发射，等离子体离子被平行电场和磁场偏转并被记录在一个成像板上。一个核跟踪检测器则用来计算通过核聚变产生的α粒子的数量。

这项研究的报告称：“本工作中提出的结果首次证明了使用PW级激光器和'目标内’几何结构从p-B核聚变中高效产生α粒子的原则性实验。测量的α粒子通量约为1010/sr，因此这比以前用相同的激光参数但在'投手捕捉器’几何形状下获得的结果高一个数量级。这一成就跟过去15年报告的p-B核聚变的实验进展相一致，另外还证实了使用直接辐照方案触发p-B核聚变反应的优势--至少在α粒子通量方面是如此。”

研究人员做了一个“粗略”的估计，即通过聚变产生了约1.4 x 1011个α粒子，另外还指出由于诊断的限制，所以这是一个“明显的低估”。他们指出，该过程的整体转换效率（激光到α粒子能量）仍然很低，约为0.005%，但他们表示，这些结果允许对基本机制进行定性支持并为进一步研究提供了大量的途径。

McKenzie在一份新闻稿中说道：“光是核聚变反应的演示就已经令人难以置信地兴奋。但在此基础上，出乎意料的高数量反应还为我们提供了关于如何优化我们的技术以进一步增加我们能够创造的聚变能量的重要信息。”

新闻写道：“HB11能源公司的研究表明，其氢硼能源技术在激光的催化下，现在距离实现净能量的增加还有四个数量级。这比任何其他核聚变公司报告的要高出许多数量级，其中大多数公司尽管在该领域投资了数十亿美元却没有产生任何反应。结果显示了清洁能源发电的巨大潜力：氢硼反应使用的燃料是安全和丰富的，由于在初级反应中不产生中子，因此会造成微不足道的短寿命废物，另外还可以为基础负荷电网电力或氢气发电提供大规模的动力。”

“由于HB11能源公司是迄今为止唯一实现聚变的商业实体，”新闻稿继续说道，“它现在是清洁能源圣杯商业化竞赛中的全球领先者。”

此外，该公司还利用这个机会敦促澳大利亚政府提供更多的本地支持和设备--尤其是要求对一个petawatt级激光设施进行投资。