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Sciscape新聞報導

[May 02, 2005]

物理:室溫的桌上型核融合實驗


編輯 John C. H. Chen 報導

UCLA的科學家利用焦電晶體,成功的在室溫下製造出核融合。

不過這雖然是室溫之下的核融合反應,卻對目前的能源危機並沒有直接的幫助,因為最重要的關鍵是它沒有辦法在源源不斷的維持住這個核融合反應。不過這個實驗可以產生相當大數量的中子,可以作為很簡單的一個中子源(neutron source)。

UCLA實驗的關鍵是利用所謂的焦電材料(pyroelectric material)晶體,加溫之後會在表面聚集足夠多的電子而產生強電場,使電子可以被加速到幾千電子伏的能量。

所以他們的實驗基本上是將重氫(deuterium)和焦電材料鉭酸鋰(LiTaO3)放在真空腔中。利用鉭酸鋰降溫之後再升溫,可以在表面產生大約十二萬伏特的電壓。而在鉭酸鋰上則接到一組鎢製的探針,這時鎢尖端的電壓可以高達每奈米25伏。在這麼強的電場下,重氫的電子會被游離掉,同時重氫離子會被加速撞上以重氫化鉺(ErD2)所構成的靶,使得重氫離子和靶內的重氫產生核融合反應。重氫-重氫的核融合反應會產生一個氦三和一個能量為2.45MeV的中子,而這個中子也就是核融合的證據。在實驗中,每秒大概可以產生九百個中子,遠大於自然界中的背景值。

這個實驗大概可以產生1e-8焦耳的能量,對能源危機的幫助其實不大,不過這個實驗如果改變升溫的溫度範圍,並利用較大的鎢探針,可以產生高達每秒十萬個中子,這對目前許多醫院而言,是一個很好的中子源,可以利用作為治療癌症之用,而不需要位此製造一座加速器,而且還可以在不要用的時候「關上」,基本上也減低了輻射的困擾。

原始論文
Observation of nuclear fusion driven by a pyroelectric crystal. Naranjo, Gimzewski, Putterman, Nature, 28 April 2005

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