微型反应堆利用海绵结构原理大幅提升核聚变效率

大规模磁约束聚变——将等离子体置于极端温度和压力之下——正被广泛探索作为一种清洁能源发电的方法。8月20日发表在Nature（《自然》）上的这项实验采用了一种完全不同的方法——使用一个更易获取、可在室温下运行的反应堆，来研究电化学加载对核聚变反应速率的影响。

研究团队在钯金属靶材上加载了高浓度的氘燃料——在靶材一侧使用等离子体场加载燃料，在另一侧则使用额外的电化学池进行加载。

"目标是提高燃料密度和氘-氘碰撞的概率，从而提高聚变事件发生的几率，"论文通讯作者、英属哥伦比亚大学（UBC）杰出大学学者Curtis P. Berlinguette教授解释道。

"利用电化学方法，我们将更多的氘加载到金属中——就像把燃料挤压进海绵一样。仅需1伏特电压就达到了通常需要800个大气压才能实现的效果。虽然我们没有实现净能量增益，但这种方法提升了聚变速率，其方式可被其他研究人员复现并以此为基础进行拓展。"

与单独使用等离子体场加载钯靶材相比，通过电化学方法向钯靶材加载氘，使氘-氘聚变速率平均提高了15%。

虽然性能提升幅度不大，但这首次证明了使用等离子体浸没离子注入和电化学加载这两种技术实现的氘-氘核聚变。该实验消耗的能量仍高于其产生的能量。

"我们希望这项工作能帮助将聚变科学带出国家级大型实验室，进入实验室工作台，"Berlinguette教授补充道。"我们的方法将核聚变、材料科学和电化学结合在一起，创建了一个平台，在此平台上可以系统地调整燃料加载方法和靶材。我们视此为起点——一个以开放和严谨探究精神，邀请学术界迭代、改进和拓展的基础。"

核聚变——原子核结合时释放的能量，如同太阳中发生的过程——比裂变（原子核分裂）更强大，产生的危险放射性废物也更少。

雷鸟反应堆（The Thunderbird Reactor）

雷鸟反应堆是一个定制型的桌面尺寸粒子加速器，旨在通过电化学方法提升氘-氘核聚变速率。该反应堆的三个主要组件是等离子体推进器、真空室和电化学池。

早期实验

氘-氘核聚变的首次演示可追溯至1934年，当时研究人员用高能氘离子轰击覆盖有氘化材料的固体金属靶。

1989年，研究人员声称在使用钯阴极电解氧化氘（重水）过程中产生了异常发热——将此热量归因于氘离子的核聚变。该结果无法被独立验证，冷聚变研究实际上被主流科学界摒弃。新实验未测量热量——而是测量了中子等硬核信号特征，这些是聚变的直接证据。

Berlinguette教授及其团队的最新工作建立在先前一项多机构"同行小组"研究的基础上。该小组由谷歌于2015年召集并资助，旨在重新评估冷聚变。2019年，该同行小组通过一篇题为"重访冷聚变悬案（Revisiting the Cold Case of Cold Fusion）"的《自然》观点（Nature Perspective）文章公开了他们的研究成果。他们未找到支持冷聚变主张的证据，但指出了多条值得进一步探索的研究线索。

英属哥伦比亚大学（UBC）在Thistledown基金会的支持下得以继续该项目并取得了这项发现。