據悉，澳大利亞(ya) 公司“HB11”正從(cong) 一個(ge) 全新的角度接近核聚變，使用高功率、高精度的激光而不是1億(yi) 攝氏度的溫度來啟動反應。它的首次演示產(chan) 生了比預期多10倍的聚變反應，該公司表示，它現在是“到目前為(wei) 止唯一實現聚變的商業(ye) 實體(ti) ”，使其成為(wei) “清潔能源這一聖杯商業(ye) 化競賽中的全球領跑者”。

上圖：澳大利亞(ya) 公司HB11表示，它正在順利實現核聚變能源的生產(chan) ，無需放射性燃料或超高溫。

澳大利亞(ya) 公司HB11的氫硼激光聚變創新，到底與(yu) 該領域的其他公司有什麽(me) 不同呢？為(wei) 了使原子聚合到一起，形成一種新的元素，你需要克服將兩(liang) 個(ge) 帶正電的原子核推開的強大排斥力。這就像在太空中向對方投擲強力磁鐵，並希望把兩(liang) 個(ge) N極撞在一起，而不是讓它們(men) 互相擋道。

太陽之所以能做到這一點，是因為(wei) 太陽核心的等離子體(ti) 中有大量的氫原子，等離子體(ti) 的溫度高達數千萬(wan) 度。熱是動能的一種度量 —— 一組原子或分子移動或振動的速度。在這樣的溫度下，氫原子運動得如此之快以至於(yu) 它們(men) 相互碰撞並融合，釋放出了能使地球變暖的能量。

目前，大多數聚變反應堆設計的目標就是複製這些條件，通過磁力將氫原子限製在等離子體(ti) 中，然後使用回旋加速器和其他專(zhuan) 用設備來創造小範圍的瘋狂溫度 —— 超過 1 億(yi) 攝氏度（1.8 億(yi) 華氏度）。在這個(ge) 範圍內(nei) 裏，他們(men) 希望原子核之間能夠產(chan) 生足夠多的隨機碰撞，從(cong) 而產(chan) 生連鎖反應。這是幾十年來主導聚變研究的數十億(yi) 美元仿星器和托卡馬克項目的基本理念。

上圖：HB11的聚變過程是精確的，而不是希望產(chan) 生隨機原子碰撞的超高溫產(chan) 物。

而HB11公司采用了一種更接近斯諾克擊球的不同方法。它不需要大量的熱量，也不需要像氚這樣棘手的放射性燃料。取而代之的是，它利用了超高功率“啁啾脈衝(chong) 放大”激光器的最新進展，這種激光器可以產(chan) 生超過10千兆瓦的巨大、前所未有的功率水平。

HB11反應堆將是一個(ge) 幾乎空無一物的金屬球體(ti) ，中間是一個(ge) “中等大小”的硼燃料球，球體(ti) 上的兩(liang) 個(ge) 小孔用於(yu) 一對激光器。一個(ge) 激光將被用來為(wei) 等離子體(ti) 建立一個(ge) 磁場，另一個(ge) 用於(yu) 在硼樣品中大規模加速氫原子。所以，你不是在加熱物體(ti) ，希望它們(men) 能以很快的速度碰撞在一起，你實際上是在把氫對準硼，並使用這些前沿激光使其運行得很快，如果它撞到原子核，它就會(hui) 聚變。

氫硼聚變並不產(chan) 生熱量，它隻是產(chan) 生了“裸露的”氦原子或阿爾法粒子，這些粒子缺少電子，因此帶正電。HB11計劃簡單地收集這些電荷來創造能量，而不需要過熱蒸汽和驅動損耗的渦輪機。沒有產(chan) 生核廢料。

上圖：一種激光產(chan) 生磁場來固定等離子體(ti) ，另一種以超高速將氫原子射入硼樣品中。

激光觸發鏈式反應的初步實驗結果顯示，反應速率比預期高10億(yi) 倍，這導致HB11公司在2020年聲稱，它“很有可能遠遠領先於(yu) 其他研究小組，實現淨能量增益的目標”。

HB11董事總經理沃倫(lun) ·麥肯齊博士表示：“由於(yu) 我們(men) 不再試圖將燃料加熱到不可思議的高溫，所以我們(men) 正在回避所有阻礙核聚變能源發展超過半個(ge) 世紀的科學挑戰。這意味著我們(men) 的發展路線圖將比其他任何融合方法更快、更便宜。”

這項發表在同行評議的《應用科學》雜誌上的研究表明，HB11聲稱的是“世界上第一家私營公司進行的‘材料’數量的聚變反應，產(chan) 生的聚變反應比在同一設施進行的早期實驗預期的多十倍。”

上圖：(a) 實驗裝置； (b) 湯姆遜拋物線 (TP) 快照顯示質子和較重離子的存在從(cong) 目標的後表麵向前加速（TNSA 加速機製），即不有助於(yu) 通過 p-B 聚變產(chan) 生 α 粒子。

實驗裝置編組了一個(ge) 短脈衝(chong) 、高能、拍瓦級激光器，調諧到大約 3 x 1019 W/cm2 的“相對論強度”。這被聚焦在一塊 0.2 毫米厚的氮化硼的表麵上。將 Thompson 拋物線光譜儀(yi) 置於(yu) 低量程以測量質子/離子等離子體(ti) 發射，等離子體(ti) 離子被平行電場和磁場偏轉以記錄在成像板上。核軌道探測器用於(yu) 計算通過聚變產(chan) 生了多少阿爾法粒子。

研究人員表示：“這項工作中呈現的結果，利用PW級激光和“靶內(nei) ”幾何結構，首次提供了p-B聚變產(chan) 生有效α粒子的原理性實驗證明。測量的α粒子通量約為(wei) 1010/sr，因此比之前使用相同激光參數但在“投手-捕手”中獲得的結果高一個(ge) 數量級。幾何學這一成就與(yu) 過去15年中報道的p–B聚變實驗進展一致，並證實了使用直接輻照方案觸發p–B聚變反應的優(you) 勢，至少在α粒子通量方麵是如此。"

研究人員“粗略”估計，約1.4 x 1011α粒子是通過融合產(chan) 生的，並指出，由於(yu) 診斷局限性，這是“明顯低估”。他們(men) 指出，“該過程（激光到阿爾法粒子能量）的整體(ti) 轉換效率仍然很低”，約為(wei) 0.005%，但表示該結果“為(wei) 基本機製提供了定性支持”，並為(wei) 進一步研究提供了大量途徑。

總經理沃倫(lun) ·麥肯齊博士在新聞稿中說：“單是聚變反應的演示就令人難以置信地激動。但除此之外，出乎意料的大量反應還為(wei) 我們(men) 提供了如何優(you) 化我們(men) 的技術，以進一步增加我們(men) 可以創造的聚變能的重要信息。”

上圖：(a) 在 t = 2.8 ps (即最高強度峰值進入目標最高密度部分後的 1.2 ps) 時通過 2D PIC 模擬計算的質子密度圖; (b) t = 2.1 ps 時的質子相空間圖（質子密度以等離子體(ti) 臨(lin) 界密度為(wei) 單位）； (c) 分別來自 PIC 和 Monte Carlo 模擬的目標正麵的質子能量分布 (px > 0) 和 α 粒子能量分布； (d) 來自同一模擬運行的 α 粒子角分布。

麥肯齊博士表示：“HB11 Energy 的研究表明，其氫硼能源技術現在距離在激光催化下實現淨能量增益還有四個(ge) 數量級。 這比任何其他聚變公司報告的要高出許多數量級，盡管在該領域投資了數十億(yi) 美元，但其中大部分都沒有產(chan) 生任何反應。結果顯示清潔能源產(chan) 生的巨大潛力：氫硼反應使用燃料安全且豐(feng) 富，不會(hui) 在初級反應中產(chan) 生中子，因此會(hui) 產(chan) 生微量的短壽命廢物，並且可以為(wei) 基本負荷電網發電或製氫提供大規模電力。”

麥肯齊博士認為(wei) ：“HB11 Energy 是迄今為(wei) 止唯一實現聚變的商業(ye) 實體(ti) ，它現在是全球清潔能源聖杯商業(ye) 化競賽的領跑者。”

另外，該公司還利用這次機會(hui) 敦促澳大利亞(ya) 政府提供更多的本地支持和設備 —— 特別是要求投資建設一個(ge) 拍瓦級激光設施。