冷聚變反應

冷聚變反應是常溫下的核聚變。是上世紀 80 年代在用鈀陰極電解重水時，由化學家弗萊希曼和龐斯觀測到難以用化學反應來解釋的大量熱產生，他們把這種“超熱”現象歸因為發生了傳統上需要上億度高溫才能發生的氘氘聚變，並命名為“冷聚變”。冷聚變目前還是一種猜想與實驗，沒有實際套用。

基本介紹

• 中文名：冷聚變反應
• 外文名：Cold Fusion
• 特點：常溫下反應
• 領域：核能利用
• 出現時間：20世紀80年代
• 提出人：馬丁.弗萊希曼和斯坦利.龐斯

起源發現

冷聚變（ColdFusion）這個詞首先是由馬丁.弗萊希曼和斯坦利.龐斯於1989年在美國猶他州大學提出的，後來經過二十幾年的發展，冷聚變逐漸被行業人士稱為低能量核反應LENR（LowEngeryNuclearReation)。縱觀世界範圍內，有三個國家在冷聚變領域取得了比較卓越的成就，他們分別是美國，義大利和日本。
美國是冷聚變的發源地，儘管1989年後，冷聚變經歷了很長一段低潮期，但是美國社會對於非共識的研究領域還是相當寬容的，在這其間，不但有國家層面的單位，如NASA，DARPA，MIT,密蘇里等大學等頂級科研機構的參與，也有廣泛的民間參與，比如說：黑光能源公司，布里淵能源公司等等。這些官方機構和民間組織為冷聚變的發展起到了推波助瀾的作用，這使得美國政府後來重新審視對待冷聚變的態度。
日本不管是從民間還是政府對冷聚變的態度從來都是積極的，這對於務實的日本來說實屬不易，日本在冷聚變領域投入了大量的資金，比較著名的是豐田汽車公司資助弗萊德曼在法國的冷聚變項目。有資料顯示，日本在冷聚變領域的投入超過30億美元，今年的MIT冷聚變會議，日本公司終於發力給我們帶來的驚喜。除了國際上的冷聚變會議外，日本本國內也有自己的冷聚變研討會，截止2013年，日本已經舉辦了十四屆冷聚變會議。日本將來會是世界冷聚變領域的一匹黑馬。
義大利是鎳氫冷聚變的發源地，自1989年冷聚變公布後，義大利博洛尼亞大學科學家SergioFocardi教授和弗朗切斯科Piantelli教授便開始冷聚變鎳氫反應器的研究，其中Piantelli教授為鎳氫系統申請了歐洲專利。當時在美國從事環保產業的安德烈羅西發現冷聚變誘人的前景後，毅然回國和Focardi教授一起從事冷聚變的研究。他們終於在幾年的艱苦研發後，獲得了階段性的成功。後來一家希臘公司購買羅西的技術並在此基礎上進行了改進，這便有了現在位於加拿大溫哥華的Defkalion綠色能源公司。義大利科學家開發的鎳氫反應系統，因其使用廉價的金屬鎳而比鈀氫系統更具有發展潛力。

實驗內容

1989年春天出現過一條轟動世界科技界的新聞。3月23日在美國鹽湖城猶他大學創一次記者招待會上．弗萊希曼(M．Freischmann)和龐斯(B．S．Pons)宣布他們實現了冷聚變(或叫室溫核聚變)。他們用的實驗儀器很普通．是在一個燒瓶內裝入一個鈀(Pd)制的管狀陰極，外圍繞以鉑絲作為陽極，都浸在用少量鋰電離的重水(D₂O)中。當通入電流經過近百小時後，他們發現有“過量熱”釋放．同時有中子產生。他們認為這不是一般的化學反應，而是在室溫下的核聚變。對這一實驗的可能解釋是：釔有強烈的吸收氫或氘的本領(一體積的鈀可吸收700體積的氘)。重水被電解後產生的氘在鈀中的緊密聚集可能引起氘的結合—— 核聚變。如果這真是在室溫條件下實現的核聚變．那將是一件有絕對重大意義的發現。很多科學家都臬做類似的實驗。由於當時該實驗的重複性差，很多科學家對這一發現持懷疑態度。以致在此後．關於這方面的研究似乎銷聲匿跡了。但還有些研究人員樂此不疲，繼續堅持這方面的探索，清華大學物理系李興中教授就是其中之一。他所用的實驗基本裝置如右圖所示，在一容器中用石英架張拉著一條鈀絲．通入氖氣以觀察其變化。他們已確切地證實在氘瓶內有“過量熱”釋放。對於同時並無中子或γ射線釋放也給予了一定的理論解釋。他們還發現在與氫氣長時間接觸的鈀絲內有鋅原子甚至氯原子產生，在鈀絲表面層內鋅原子甚至占總原子數的40%。他們認為這是鈀發生核嬗變的信號．從而給他們的研究帶來了的希望。

觀測現象

1、鈀-重水電解。用鈀電解重水是實現冷聚變的主要途徑之一。美國的麥克·庫博發現電解時陰極中的氘鈀原子比超過約 0.84是出現超熱的必要條件，但要求的臨界氘密度對應的鈀內氘氣泡壓力要大於材料的塑性應力，而在實際中很難滿足這種高密度要求，因此該類實驗結果難以重複。作者在與美國的戴施合作時發現，利用標準的熱測量方法也初步證實了超熱產生，該結果進一步發展有望實現超熱的簡單重複。

2、束靶系統中的異常現象。用帶電粒子轟擊靶材料是研究核反應截面的傳統方法。日本的笠木治郎太等人研究了幾種金屬膜中相同反應，結果發現，鈦、金中的禁止能為幾十個電子伏，鈀中的為 250 個，金/鈀/氧化鈀膜中為 601 個；且入射氘束的能量愈低，與理論值偏離愈大，2.5ke V 的氘轟擊氧化鈀時實驗值比理論值大 50 倍。國內王大倫與張信威聯合小組的氘氣放電中子測量結果也得出類似結論。

3、鈀-氘(氫)氣系統。日本的岩村康弘用電化學方法在鈀片外表面沉積一層鍶，然後使氘氣擴散通過鈀片。一星期後，用 X 射線光電子能譜檢測發現，鉬出現而鍶減少。用二次離子質譜分析表面發現，產生的鉬同位素分布與天然分布不同，而與鍶分布加 8 個原子質量、4 個電荷數後接近。根據核物理常識，由於鍶有 38 個正電荷，氘與其反應的截面比氘氘反應截面小的倍數本身就是一個天文數字，而此處還出現五體反應——傳統物理根本無法解釋這一奇異現象。