冷聚變完整版課件

冷聚變

冷聚變定義冷核聚變是指：在相對(duì)低溫（甚至常溫）下進(jìn)行的核聚變反應(yīng)，這種情況是針對(duì)自然界已知存在的熱核聚變（恒星內(nèi)部熱核反應(yīng)）而提出的一種概念性‘假設(shè)’，這種設(shè)想將極大的降低反應(yīng)要求，可以使用更普通而且簡(jiǎn)單的設(shè)備，同時(shí)也使聚核反應(yīng)更安全。

核融合

核融合是指：兩個(gè)原子核由彼此獨(dú)立到結(jié)合在一起（包括質(zhì)子、中子相互融合，電子共用同一軌道），從而形成一個(gè)全新的，更重的原子。相當(dāng)于創(chuàng)造新事物，這在自然條件下是幾乎不可能完成的。一個(gè)基本的科學(xué)原理指出：同性相斥，異性相吸。質(zhì)子帶正電、電子帶負(fù)電，使這兩類相同帶點(diǎn)粒子融合需要克服同性間斥力，而自然趨勢(shì)正是排斥對(duì)方，從而防止聚變反應(yīng)。

但是，科學(xué)家已經(jīng)論證，這種自然規(guī)律下的斥力公式與距離成反平方比（/S^2，S為間距），但在一個(gè)極小的間距下（千萬(wàn)億分之一米），無(wú)法使用牛頓理論，而僅能用量子力學(xué)分析時(shí)，斥力反而變成了強(qiáng)大的吸引力（用一個(gè)宏觀易懂的解釋：當(dāng)同等電荷質(zhì)子相近到一定程度，類似于同一原子內(nèi)質(zhì)子的間距，那么該物質(zhì)將在一瞬間保持穩(wěn)定，其持續(xù)穩(wěn)定能力視該物質(zhì)熵與宇宙可容納物質(zhì)熵值的比值而定，若物質(zhì)的量過(guò)大（超過(guò)元素周期表可允許最大值）物質(zhì)將不停釋放熵而衰減發(fā)生裂變）。由此可以看出若提供足夠量的引力使同性物質(zhì)相聚將能在可控范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的核聚變，同時(shí)提供熵衰減，以產(chǎn)生能源。

實(shí)際上，恒星（如：太陽(yáng)）是不停發(fā)生熱核聚變與熱核裂變的，它正是粗暴的利用巨大的引力來(lái)實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。擁有大于地球30萬(wàn)倍的質(zhì)量，使得它有足夠的引力和壓力（甚至使時(shí)間不完全塌陷（時(shí)間是由重物在四維空間所占塌陷維積（面積、體積、維機(jī)）壓迫產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)的結(jié)果?？蓞⒖肌稌r(shí)間簡(jiǎn)史》），這樣的引力完全可以做到聚變，而且宇宙中的豐富多彩的物質(zhì)正是源自于眾多恒星不停聚變的結(jié)果），在太陽(yáng)的核心，氫原子核被塌陷引力緊密的束縛在一起而形成氦，同時(shí)釋放熵值，能量以光子的形式到達(dá)地球，而為陽(yáng)光（《圣經(jīng)》云：造物主說(shuō)要有光，而就有了光。巧合的是，光正好是造物（聚變）而產(chǎn)生的）。

目前已設(shè)計(jì)（仍未安全掌握）的一次性熱核聚變（僅有毀滅性，不穩(wěn)定）是在氫原子旁安置聚變?nèi)剂希ㄈ珉螂埃?，在無(wú)比龐大的粒子加速器中，像炮彈一樣擊出，以期燃料熱能帶來(lái)的速度碰撞，來(lái)效法恒星熱量和壓力，以推動(dòng)氫原子在極高（約萬(wàn)攝氏度）的溫度下將原子融合在一起，目前的這種設(shè)計(jì)原型，使得實(shí)現(xiàn)聚變僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段，這正是因?yàn)闊岷司圩兊臈l件難以實(shí)現(xiàn)，為此，部分科學(xué)家提出了冷核聚變。

1994年11月5日，美國(guó)普林斯頓大學(xué)等離子體物理實(shí)驗(yàn)室利用“托克馬克”核聚變?cè)囼?yàn)反應(yīng)堆在1秒鐘時(shí)間內(nèi)，由氘和氚等離子體混合燃料產(chǎn)生的瞬間功率首次突破1000萬(wàn)瓦大關(guān)，一次運(yùn)行產(chǎn)生1070萬(wàn)瓦功率，打破了同一反應(yīng)堆這年5月30日創(chuàng)造的920萬(wàn)瓦受控核聚變反應(yīng)功率世界紀(jì)錄。

冷聚變

相對(duì)熱核聚變而言，"冷聚變"的提出更受政府階層歡迎。1989年，當(dāng)兩位科學(xué)家（馬丁’弗萊斯曼和斯坦利‘龐斯）宣布，他們能夠?qū)崿F(xiàn)冷核聚變反應(yīng)，并給出了測(cè)試結(jié)果，這一轟動(dòng)性的言論在之前一直被認(rèn)為是天方夜譚。

這一神奇般的壯舉使得科學(xué)家們被沖昏了頭腦，無(wú)數(shù)科學(xué)家妄圖重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果，但當(dāng)其他的科學(xué)家宣稱，使用該技術(shù)無(wú)法復(fù)制同樣測(cè)試結(jié)果時(shí)，指出兩位科學(xué)家要么篡改了數(shù)據(jù)，要么另有目的。這一場(chǎng)驚世爭(zhēng)論在科學(xué)出版物中廣泛報(bào)道。

其后的數(shù)年里，科學(xué)家們已經(jīng)在冷聚變反應(yīng)中使用了各種辦法。例如在加州大學(xué)洛杉磯分校，科學(xué)家用一個(gè)小型鋰鉭鐵礦晶體（一熱電物質(zhì)，當(dāng)加熱時(shí)會(huì)形成電荷），置于氫氣填充廳。當(dāng)他們加熱晶體（-30F到45F），一條通有10萬(wàn)伏的電場(chǎng)的金屬絲橫跨晶體，以加速生成的電荷。當(dāng)晶體形成電荷，將在提前校訂好的某一點(diǎn)上與氫原子碰撞成氦原子。科學(xué)家們指出，產(chǎn)生氦原子核時(shí)將釋放高能量的輻射和自由中子，該跡象類似于聚變反應(yīng)。當(dāng)時(shí)有報(bào)道稱用其他方法，也產(chǎn)生過(guò)類似的結(jié)果。

但是，目前，冷聚變不可能作為廉價(jià)，可靠的能源來(lái)源。上述的實(shí)驗(yàn)似乎力圖證明冷聚變的可行性，同時(shí)勾畫(huà)出聚變反應(yīng)不需要龐大設(shè)備或巨大能源的幻想，但這些＂假象性＂試驗(yàn)結(jié)果所產(chǎn)生的輸出功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于可用能源的范疇，甚至不使用及其敏感的儀器無(wú)法察覺(jué)，但是科學(xué)仍未停步，也許冷聚變明天就能做到橘子大小，讓我們一起期待，每個(gè)人都擁有一個(gè)這樣的橘子，每秒給我們身邊的設(shè)備提供近千萬(wàn)焦瓦甚至更多的能量。從“冷聚變”到“凝聚態(tài)核科學(xué)”

1989年兩位化學(xué)家用“量熱學(xué)”的方法證明在電解池中的反應(yīng)熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了化學(xué)反應(yīng)熱，核反應(yīng)（？）核物理學(xué)者則因?yàn)闇y(cè)不到相應(yīng)的中子和伽瑪射線而不予認(rèn)同。（“病態(tài)科學(xué)”?)2004-6-30約瑟夫遜（1973Nobel獎(jiǎng)）在Lindau會(huì)議上公開(kāi)反駁美國(guó)能源部專家組的武斷評(píng)述(“病態(tài)的懷疑”?)美國(guó)能源部于2004年12月1日發(fā)表了18位專家的再評(píng)審的報(bào)告。(http://iccf9.global.tsinghua.edu.cn

)

從“選擇性共振隧穿模型”出發(fā)，討論:如何看待這一場(chǎng)爭(zhēng)議？“凝聚態(tài)核科學(xué)”將如何發(fā)展？“HeatAfterDeath

”“滯后發(fā)熱”“過(guò)熱功率”144.5W功率密度

3.7kW/cm3122mmPd,0.1MLiODD2O,500mA>200eV/atom重復(fù)性(France、Italy、US、Japan、Israel、China)J.R.HUIZENGA“Welearnedaverynegativereport,andconcludedthattheresultsthatwerebeingpresentedtouswerecontrarytoeverythingwehadfoundoutaboutnuclearphysicsoverthelast50years.”3Miracles:克服庫(kù)倫位壘,10-64/sec.異常分支比，伽馬射線3-DimensionalPenetration(Reflection)CompoundStateDecaystoMatchingChannel(LongerLifetimeforHigherBarrier)CompoundNucleusDecaystoFastestChannel(ShortestLifetime)1-DimensionalPenetrationXSelectiveResonantTunnelingModelEnergyLevelDampingSelectDampinginResonance

Phys.Rev.C,61(2000),024610FusionScience&Technology41(2002)63NNDCBNLOctober1999X.Z.Li,S.Chen,H.Hora,etal.,LaserandParticleBeam,22No.4(2004)(CambridgeUniversityPress,UK)NuclearReactionsInducedbyDeuteriumFluxX-rayGunPhotoelectronEnergyAnalyzerDEvacuationD2GasPdComplexTestPieceQ-MassGeDetectorXPSEvacuationChamberAChamberBY.Iwamura,etal.,Jpn.J.Appl.Phys.,41(2002)4642DecreaseofCsandEmergenceofPrD2GasDD20D+DdissociativeabsorptionD2GasDD2

D+Ddissociativeabsorption(DFlux)CsPrDepthProfileofCsandPr010020030040002468101214

Sr1st

Mo1st

Sr2nd

Mo2nd

Sr3rd

Mo3rdNumberofatoms(/1014/cm2)Time(h)DSrPdCaOPdDecreaseofSrandEmergenceofMoSrMoIsotopicAnomalyofDetectedMo尋找鎖住（Lock-in)共振的材料Fermi

逃脫(Escape)共振建成第一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)堆中子慢化擴(kuò)散理論臨界體積鎖住共振的條件？表面（？）通量（？）降溫（？）摻雜（？）“物理力學(xué)”：微觀機(jī)理宏觀性質(zhì)氘核的波動(dòng)性（？）通量與溫度 通量與厚度美國(guó)能源部重新評(píng)估冷聚變1.ExcessHeatnotConvincing2.NuclearProcessnotConvincing3.CheckExcessTritiumDesirable

NoramnRamsey JulianSchwinger

BrianJosephson1.ExcessHeatnotConvincing(1:1) notConclusive(2:1)2.NuclearProcessnotDemonstrated(?:1)3.(i)Alloying,Dislocations(ii)state-of-artapparatus(nearlyunanimous)19892004PathologicalDisbelief（病態(tài)的懷疑）BrianD.JosephsonDepartmentofPhysics,UniversityofCambridgeLecturegivenattheNobelLaureates’meetingLindau,June30th.,2004Editedversionofpresentation(revisedAug.20th.,2004)TheDepartmentofEnergysaidskeptically:“Nuclearfusionatroomtemperature,ofthetypediscussedinthisreport,wouldbecontrarytoallunderstandinggainedofnuclearreactionsinthelasthalfcentury;itwouldrequiretheinventionofanentirelynewnuclearprocess.”美國(guó)能源部懷疑道：“本文所述的‘常溫核聚變’是與五十年來(lái)所有的核反應(yīng)知識(shí)相矛盾的；它要求發(fā)明一種全新的核過(guò)程”Comment:itdoeshappenfromtimetotimeinsciencethatadiscoveryismadethatis‘contrarytoallpresentunderstanding’inthefieldconcerned(e.g.thediscoveryoftheaccelerationoftheexpansionoftheuniverseandthenon-zerocosmologicalconstant).Italsohappensoccasionallythatanewprocessisdiscovered!評(píng)注：一件科學(xué)發(fā)現(xiàn)與該領(lǐng)域“一切現(xiàn)有知識(shí)相矛盾”是科學(xué)中時(shí)有發(fā)生的事。當(dāng)一種新的過(guò)程被發(fā)現(xiàn)時(shí)，有時(shí)也會(huì)如此。“Ashortcomingofmostexperimentsreportingexcessheatisthattheyarenotaccompaniedinthesamecellbysimultaneousmonitoringfortheproductionoffusionproducts.Iftheexcessheatistobeattributedtofusion,suchaclaimshouldbesupportedbymeasurementsoffusionproductsatcommensuratelevels.”宣稱有“過(guò)熱”的大部分實(shí)驗(yàn)中都有一個(gè)缺點(diǎn)：即同一電解池未能同時(shí)監(jiān)測(cè)聚變產(chǎn)物的產(chǎn)量。如果“過(guò)熱”歸因于聚變，那就必須測(cè)到相對(duì)應(yīng)數(shù)量的核產(chǎn)物。Comment:itislegitimatetoconcludethatfusionisinvolvedifalternativemechanismscannotaccountfortheamountofheatproduced,andnotnecessarilyashortcomingforfusionproductsnottobemeasured(cf.thewaystrongdiamagnetismisusedasadiagnosticforsuperconductivity,sincesuperconductivityistheonlyknownmechanismgivingrisetostrongdiamagetism).評(píng)注：測(cè)不到聚變產(chǎn)物不一定是一個(gè)缺點(diǎn)，如果找不到別的機(jī)理來(lái)說(shuō)明“過(guò)熱”的起源，仍然有理由說(shuō)這是聚變引起的。（例如，強(qiáng)反磁性曾被用作診斷超導(dǎo)性，因?yàn)槌瑢?dǎo)性是唯一已知的強(qiáng)反磁機(jī)理）Canonemakesenseoftheclaims?The‘entirelynewnuclearprocess’maywellbe d+d=He4+phononsX.Z.Lietal.(nextslide)arguethattunnelling,probablyaugmentedbyaresonance,istherelevantprocess,insteadofthermalactivationasinhigh-temperaturefusion.我們是否可以說(shuō)：那“全新的核過(guò)程”就是:氘＋氘＝4氦＋聲子李興中等（請(qǐng)見(jiàn)下一張幻燈片）認(rèn)為:可能由共振所增強(qiáng)的隧穿效應(yīng)就是這有關(guān)的核過(guò)程，而不是高溫聚變中的熱激勵(lì)效應(yīng)。Hagelstein,andChubbandChubb,arguethatcoherenceeffectsareofimportanceintransferofenergytothelattice.Somecombinationoftheseideasmayexplaintheobservations,thoughquantitativecomputationshavenot,asyet,beenexecuted.Hagelstein，和Chubb叔、侄倆認(rèn)為相干效應(yīng)對(duì)于把能量轉(zhuǎn)移到晶格很重要。這些概念的某種組合可能說(shuō)明觀測(cè)到的現(xiàn)象，雖然迄今尚未作出定量的計(jì)算(andagain,fromX.Z.Li,FusionScienceandTechnology41,63–68(2002):“...resonanttunneling