雅謝明·薩普拉克格魯/2018年6月25日
物理學界正在上演的笑話是，商業上可行的聚變能源在過去的80年裡剛剛出現——最多30年。現在，一家總部位於華盛頓的新公司Agni Energy Inc .計劃建造一個聚變反應堆，該公司說，這個計劃可能“就在眼前”。
現有的核反應堆通過分裂原子釋放能量。但是裂變產生了必須收集和儲存的放射性副產品。與裂變相反的聚變意味著將事物連接在一起——在這種情況下是原子。
聚變反應堆將原子撞擊在一起，從而釋放能量。但科學家尚未能創造出一個有用的聚變反應爐——一個產生比投入更多的能量。如果科學家們能達到聚變的“地平線”，這些反應堆將比裂變產生更多的能量，而沒有有害的副產品。畢竟這個過程是太陽給予力量。
大多數聚變反應堆使用兩種方法之一:加熱等離子體(含有離子的氣體)使用激光或離子束達到極端溫度，或者用磁鐵將等離子體擠壓到非常高的密度。
但這兩種方法都有很多問題。阿格尼能源公司首席科學官德米特里·霍普金斯說，激光需要向系統中注入大量能量，如果你給等離子體通電，你可能無法使原子保持足夠穩定以容納所有能量。
被遺忘的想法
新方法將同時使用電氣和磁場以產生混合融合裝置。這種所謂的“束-靶融合”並不試圖從一個來源融合原子；相反，它將一束原子撞擊到一個固體目標上——來自束的原子與來自目標的原子融合。這種方法中的離子束由氘或含一箇中子的重氫離子組成，靶由氚離子(含兩個中子的重氫)組成。這種方法使用氫，這是最輕的元素，因為在聚變中最輕的元素產生最多的能量，霍普金斯說。
磁性透鏡穩定並激發離子束中的原子，當離子束擊中目標時，兩種氫原子融合並釋放高能中子用於加熱水或風力渦輪機。融合也產生無毒的氦，還有一點原始的燃料源氚，它具有輕微的放射性，但可以再用作燃料。
霍普金斯說，這種波束到目標的融合想法最早是在20世紀30年代提出的，當時“被認為是不可行的”，因為它使用的能量比它產生的能量多。“這原本是作為一種融合能量的途徑被丟棄的，因為它散發出大量無法使用的能量”。它擊中目標時散射太多，”霍普金斯告訴《科學》。“太多的精力就這樣流失了的想法就這樣結束了”。"
散射小
然而，這種新方法的研究小組表示，它可以通過利用原子的自旋極化或自旋方向(一個基本概念，指粒子旋轉的方式)來調整原子在靶和束中的位置。霍普金斯說，通過如此傾斜自旋，研究人員可以克服所謂的庫侖勢壘，即排斥靠得太近的原子的力。這使得原子散射的程度最小化，增加了收集的能量。
霍普金斯和高中同學福雷斯·貝特頓和埃裡克·托馬斯早在2011年就設計了一個小型桌面模型，發現自旋極化將能效提高了兩個數量級。
不過，並不是每個人都相信這個方案會超越桌面模式。
田納西州橡樹嶺國家實驗室研究聚變反應的等離子物理學家唐納德·斯邦在一封電子郵件中告訴《實況科學》:“雖然這種系統可以產生低水平的聚變反應……但由於相當根本的原因，從能量中獲取比你投入的更多的能量是沒有希望的”。
這是因為散射可能會太高，沒有參與阿格尼研究的斯邦說。
Spong說，即使自旋極化的奇異態減少了散射，“人們必須評估產生所謂奇異態所需的能量是否會被聲稱的反應效率的提高所克服”。
密歇根大學的核物理學家約翰·福斯特並不認為這是不可能的，只是非常棘手。“我不能說從來沒有，只是說這很有挑戰性，”他說。“對於固體目標，散射是顯著的。"
但他說:「自旋極化確實大大提高效率。」“關鍵是要在實踐中集體拿出來。"
霍普金斯說，他樂觀地認為阿格尼的設計不會持續30年。“人們一直在說他們接近融合過去80年來，”霍普金斯說。“最終，有人會破解它。"
“看到哪艘船(如果有的話)最先找到地平線，將是令人興奮的”。
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