冷聚變鬧劇
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1989年3月23日,美國(guó)猶他大學(xué)舉行新聞發(fā)布會(huì)發(fā)布一條震驚世界的重大消息:化學(xué)家馬丁·弗雷希曼(Martin Fleischmann)和斯坦利·龐斯(Stanley Pons)實(shí)現(xiàn)了世界各國(guó)眾多物理學(xué)家研究了幾十年也沒(méi)能成功的夢(mèng)想--受控核聚變,人類(lèi)有望一勞永逸地解決能源問(wèn)題了。
核聚變是指兩個(gè)較輕的原子核相遇聚合成較重的原子核,并釋放出巨大的能量,例如太陽(yáng)能就是來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部氫原子聚合成氦原子的聚變。但是原子核都帶正電,兩個(gè)原子核要聚合在一起,首先要克服同性電荷之間的斥力。氫原子核只帶一個(gè)正電荷,斥力最小,聚變也最容易,如果能利用水中氫的同位素氘的聚變獲取能量,可供人類(lèi)用上幾百萬(wàn)年,而且沒(méi)有核廢料,可謂理想的能源。不過(guò),要讓氘實(shí)現(xiàn)聚變,需要將它加熱到上億度的高溫才能克服斥力,怎么控制如此熾熱的物質(zhì)?不加控制的話,就變成氫彈了。目前物理學(xué)家在探索用一種叫托卡馬克的大型而昂貴的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變,在弗雷希曼和龐斯宣布其發(fā)現(xiàn)的時(shí)候,托卡馬克還只能讓聚變過(guò)程持續(xù)幾毫秒,而且獲得的能量少于消耗的能量,根本不實(shí)用。
但是弗雷希曼和龐斯宣稱(chēng),他們能讓聚變?cè)谑覝叵戮湍苓M(jìn)行,所以被稱(chēng)為“冷聚變”,與熱聚變所需的上億度高溫相比,室溫的確夠冷。他們所用的裝置不是昂貴的反應(yīng)堆,而是一個(gè)簡(jiǎn)單的電解池:將一對(duì)用稀有金屬制造的電極(正極是鉑,負(fù)極是鈀)浸入到盛有鋰鹽和重水的玻璃瓶,通上電流就能讓重水中的氘發(fā)生聚變。整個(gè)裝置的費(fèi)用大約也就100美元。
首先有這個(gè)主意的是弗雷希曼。他曾是英國(guó)南安普敦大學(xué)電化學(xué)系主任。做為一名著名的電化學(xué)家,他知道如果用鈀做電極,很容易吸附氫離子。多年來(lái)他一直在想,有沒(méi)有可能利用鈀的這個(gè)特性,用電解的方法讓氘發(fā)生聚變呢?1984年,他從南安普敦大學(xué)退休后,到猶他大學(xué)拜訪以前的學(xué)生、長(zhǎng)期合作者龐斯,決定實(shí)現(xiàn)他多年的夢(mèng)想。兩人秘密地從事這一研究,最開(kāi)始是在龐斯家的廚房做實(shí)驗(yàn),之后把實(shí)驗(yàn)裝置搬到猶他大學(xué)化學(xué)樓的地下室。因?yàn)槭敲孛軐?shí)驗(yàn),他們只能自掏腰包購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)器材和材料。
他們知道,如果重水中的氘發(fā)生了聚變,就會(huì)釋放出中子。他們用一個(gè)簡(jiǎn)單的中子探測(cè)器來(lái)檢測(cè)在鈀極是否有中子輻射。有時(shí)候能檢測(cè)到比本底高一些的中子數(shù)目,但是最多也只比本底高50%。
作為電化學(xué)家,他們對(duì)放熱現(xiàn)象很感興趣。他們用一個(gè)恒溫水浴箱做為量熱器,把電解池泡在水浴中,測(cè)量電解池和水浴的溫差,就可以知道有多少熱從電解池釋放出來(lái),由此可以算出輸出的能量,把輸出的能量與輸入的能量(通電的電能)相比,可以知道是否產(chǎn)生了多余的能量。他們發(fā)現(xiàn),有時(shí)候輸出的熱能的確要比輸入的電能多,能多出10%~25%。他們認(rèn)為這些多余熱能就是聚變產(chǎn)生的。他們推論說(shuō),如果使用一個(gè)超大型的電解池,就能讓輸出熱能與輸入電能的比提高到4:1。在新聞發(fā)布會(huì)上,這個(gè)“推論”被做為事實(shí)提供給了媒體:用1瓦電能產(chǎn)生4瓦的熱。