不知道你有没有想过以后核聚变的能量可能掌握在人类的手中，这句话听着感觉哪里不对。
可别理解错了，这里就是字面上的意思，手里握着能够核聚变的能力，人人都是钢铁侠。这真的不是在开玩笑吗？
钢铁侠剧照
说起来这是英国的一家公司想出来的设计方案，他们的研究人员在了解到枪虾攻击模式下的冲击波后，突然来了灵感。要是人类也这么来一“枪”，应该会更牛。而相关的研究和成果演示已经向公众表明了他们进入到了核聚变的新阶段。
枪虾是一种节肢动物
“枪”式核聚变究竟是怎么一回事？该研究团队又是如何完成相关实验的？枪虾又是什么生物，它为什么能够给科学家提供灵感？这种技术能否被用作核聚变推广？本文将从枪虾冲击波的核物理实验来回答这些问题。接下来一起来看看英国公司整出的核聚变突破，未来人类应用核聚变是否一“枪”就能搞定？
咱们先来看看这家英国公司的来历，公司全名叫做“First Light Fusion”，“第一光聚变”。它由First Light成立，而这家工作室的前东家为牛津大学。该工作室主要专注于抛射体聚变，这个研究项目在20世纪时就有物理学家提出。不过当时并没有得到广泛关注，因为这需要将一个物体以难以置信的速度进行发射，要想实现这个想法必须有足够的资金和扎实的技术。
First Light 的核聚变发电反应室
所以这一方案在现代并没有被广泛采纳，欧洲的许多核聚变项目都是通过磁约束等离子让原子高速移动，以此克服两个原子之间的强大排斥力，移动带来的高温能够超过太阳的温度。另外还有利用超强激光以极快的速度将氢原子加速为硼燃料芯块，并产生带正电的氦原子。
不过这些实验无一例外都需要高精尖的实验设备，以及各种科学仪器。但是英国的第一光聚变公司表示，他们完全不需要这些花里胡哨的东西，只需要一杆“枪”就行了，不过是一杆超大的“枪”。
传说中超大的枪
该研究所采取的正是以高速撞击的方式来获取能量，第一光聚变的工作人员表示，他们使用的是一种较为复杂的几何形状的冲击装置。它在受到集中撞击的冲击波后会使燃料室坍塌，由此实现核聚变和释放能量所需的极端压力。
整个反应主要依托于氘-氚聚变反应，这个过程可以产生稳定的氦同位素和中子，以及氚和质子。当锂受到中子轰击时，也会产生氚，而氚可以在后续的聚变反应中被消耗。整个反应会发射另一个中子和氦同位素，并且每次聚变都会产生能量。
核聚变示意图(氘氚聚变成氦和能量)
枪虾也许在日常生活中没有什么存在感，但是它们的攻击方式非常的高级，就连螳螂虾也相形见绌，人家可是玩枪的。枪虾攻击的秘诀在于它的不对称巨螯，当它要对猎物进行捕获时，最大的那只螯足便会迅速合上，由于闭合的速度十分迅速，加之螯足的力量足够强大。
枪虾螯足闭合时刻
枪虾攻击时发射出的水流能够达到每小时100公里，这种能量释放足以在水中形成空腔效应，并且会产生噼啪作响的声音，枪虾的名称也由此得来。空腔效应是力作用在液体中的结果，液体一旦受到压力的快速改变时便会产生空腔，这时的压力会变得非常低，除了液体本身受到能量影响散发的蒸汽，这一状态基本可以说是真空。
随着环境压力变高，空腔产生分裂，由此形成强烈的冲击波。整个过程十分迅速，水中气泡里面的蒸汽会在极短的时间内被加热到数万度，甚至会出现光亮。
小小的枪虾大大的能量
由枪虾产生的微弱气泡核形成的空腔效应足以破坏人类制造的玻璃，由此可见它的能量十分巨大。这也给科学家带来了灵感，要是能够整出一个比枪虾螯足更大的“虾钳”，那岂不是更加厉害了？
实验室很快对枪虾攻击时产生冲击波的原理进行模拟，于是人类在实验室里造出了一把核聚变发射枪，与其说是枪，不如说是发射大炮，因为它看起来是这个样子。并且发射装置不止一种，而是两种，以此满足不同的条件变量。
19倍超音速“大炮”
M3发射装置主要用于融合聚变发射高速子弹，发射方式为超强的电磁力，我们可以把它简单的理解为电磁轨道发射器，它能够发射以每秒20公里冲击速度的子弹。整个设备重达40吨，光是电缆就有15公里，而薄膜绝缘层有21000平方米，一天只能开一枪。
M3发射器
另外一种则是为真空实验室提供的38毫米金属尖头子弹，并且完全由气动充能发射，冲击压力在80帕，最大冲击速度可以达到每秒7公里。这把大枪主要是为了弥补M3发射器的不足，同时进行更多相关聚合实验项目。
可能是欧洲最大的气枪，它被命名为“BFG”
该项目的负责人表示，由高超音速轨道炮射向目标的子弹能够产生超过海平面近10亿倍的瞬时压力水平，这种压力足以让嵌入小型氘燃料芯块自行内爆，从而克服排斥作用产生核聚变。
经由两杆大枪发射的子弹能够在撞击前就可以达到每秒6.5公里的速度，燃料在爆炸时被加速到每秒70公里以上。子弹并没有想象中的那么大，它只有一枚硬币般大小，并且撞击目标的体积在1立方厘米左右。
被撞击的反应燃料芯块
为了增强空腔的放大效应，这块立方体还设计了多个预留好的空腔，多个空腔会在聚变的冲击波中放大能量聚变。当然，这种被迅速压缩释放的能量也会形成强大的冲击，为了解决这一问题，实验室的研究人员采用了液态锂金属幕来吸收能量。
反复放大的空腔变化
当能量释放后，液态锂幕池会吸收它，然后经由热交换器将热量传递给水，由此产生蒸汽，并使涡轮机转动，最后完成基本的发电。研究人员表示这已经算得上经济高效的核聚变物理了，整个项目的消耗经费大约在5900万美元左右。
未来他们希望建造一座发电量约为150兆瓦，每30秒发射一次，并且成本低于10亿美元的核聚变发电厂。根据科学家的预估，到了2040年，全球的电力消耗需求会上涨1倍，而到了2060年可能会增加5倍，这样的技术在未来显得至关重要。
全球的电力消耗与日俱增
如果有可行的技术方案和资金支持，第一光聚变希望能在2030年完成基本的核聚变发电厂建设。因为目前有一个难题是，这个聚变反应会产生氚，而整个循环又不得不需要大量的氚。而氚元素又具有放射性，并且半衰期超过12年，很明显这是潜在的安全隐患。
氚元素平均每克30000美元
尽管当下这项研究还在继续开展，可以看到的是人类在“烧开水”这件事上玩的花样可谓是越来越多。如此强力的核聚变大枪，这还不来上一发给地球整点电？
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