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中國核融合新創公司點燃無中子反應

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中國核融合新創公司點燃無中子反應

在河北省廊坊市——位於北京正南方——的一座測試大廳裡,工程師們在九月的一個深夜看著螢幕亮起。二十多個α粒子訊號同時出現,時間幾乎完美對齊。經過一週的複查與專家審查後,團隊確認了他們所見:一場核融合反應已在一台由民營公司建造的機器內發生。

該裝置名為玄龍-50U,是一座球形托卡馬克——一種甜甜圈形的磁瓶,用於容納超高溫電漿。其建造者是新奧核融合(ENN Fusion),隸屬於一家以天然氣更為人熟知的中國能源集團。這項結果的不尋常之處在於燃料。大多數核融合實驗使用氘和氚,這些氫同位素相對容易融合,但會釋放大量高能中子。這些中子會活化周圍材料,意味著反應爐需要厚重屏蔽並產生放射性廢料。

玄龍-50U則以氫和硼運行。將一個質子與硼-11融合會產生三個α粒子——氦原子核——且幾乎不產生中子。該公司稱,這是商業核融合公司首次在自己的裝置中實現氫硼反應,也是中國磁約束機器首次以先進燃料在潔淨、無中子模式下運行。

其吸引力顯而易見。硼在地殼中含量豐富,氫則無處不在。燃燒它們的反應爐將產生遠少得多的放射性物質,有可能縮減使傳統核融合電廠如此昂貴的屏蔽與維護負擔。問題在於,氫硼融合所需的溫度約為氘氚反應的十倍——這已逼近任何現有機器所能維持的極限。

這就是廊坊結果需要謹慎解讀的原因。團隊報告的是與融合相符的α粒子訊號,而非淨能量增益。沒有人聲稱發電廠近在眼前。這次反應是一個物理學里程碑,表明該燃料循環可以被點燃並觀測,而非商業突破。核融合研究人員早已學會耐心:從首次反應到可用電力之間的鴻溝,過去曾吞噬數十年光陰。

儘管如此,方向仍然重要。核融合常被描述為終極能源,因為其燃料來自海水與岩石,且不產生長壽命廢料,也不產生溫室氣體。多年來,該領域由政府資助的巨型項目主導,例如正在法國建造的國際托卡馬克ITER。如今,美國、英國、日本和中國的民營公司正以更小、更快的時間表展開競賽,押注於新磁體、材料和控制軟體能夠壓縮時程。

中國的核融合版圖已變得擁擠。國家實驗室在合肥運行EAST,在成都運行HL-3,同時一波新創公司和企業項目正追逐替代設計。新奧的路線——燃燒先進燃料的球形托卡馬克——是較為雄心勃勃的賭注之一,因為球形機器緊湊,卻以難以控制著稱。

對全球讀者而言,結論很簡單。核融合尚未被解決。但願意嘗試最艱難版本問題的團隊名單正不斷變長,而其中之一如今坐落於河北一座改造過的工業園區內,在黑暗中守候α粒子。

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