超声波核聚变
!月\"日出版的《科学》杂志发表了有关“气泡核聚变”的论文。尽管这一研究成果出自橡树岭国家实验室的科学家之手，文章发表前又经过一年之久的同行评议，但仍有不少科学家对此项研究的真实性提出质疑。据此间媒体报道，由美国橡树岭国家实验室和俄国科学院的科学家组成的研究小组，通过让一个大烧杯所盛液体中小气泡产生的内部爆炸，在实验室获得核聚变的效果。实验中，他们采用氘化丙酮液体，对液体施加中子脉冲，使其产生微型气泡，并利用超声波使这些气泡不断地扩大。随着超声波强度的增加，气泡膨胀到一定大小后便 发生爆裂，同时产生几千度高温和局部的高压，并伴有大量的冲击波、闪光和能量的释放。这一过程的持续时间为微微秒。美俄科学家说，上述试验符合核聚变的两个主要标准：产生氘和释放巨大的中子能量。为验证实验结果的真伪，橡树岭国家实验室的副主任让两名物理学家夏皮拉和萨尔特马施进行重复试验。实验结束后，两位科学家说，他们未发现中子与爆裂发出的闪光有任何关联。论文同行评议人、劳伦斯·利物莫尔实验室的物理学家莫斯说：“基础研究中重大突破的认定，必须符合最高的检验标准。”“气泡核聚变可能会获诺贝尔奖，因此很容易使一些人失去客观公正性。”莫斯没有参与论文的发表，但他几年前曾在其论文中阐述过，气泡核聚变是可能的。
目前，核聚变研究集中于两种方式：磁约束核聚变和激光引发核聚变。但这两种方法既费钱又复杂。参与气泡核聚变研究的拉海认为，由于参加大型核聚变计划的研究人员，担心气泡核聚变影响他们计划的研究经费，这客观上也影响了夏皮拉等人的试验重复工作。另外，夏皮拉和萨尔特马施也没有很好地调试所有的仪器。事实上，夏皮拉观测到了中子，只是对实验数据有不同的解释。
气泡核聚变是采用所谓“声致冷光”原理。它利用超声波能在液体中产生小气泡，气泡可膨胀到原来体积的许多倍，然后爆裂，并发出一束闪光。同行评议人、华盛顿大学应用物理实验室研究人员克鲁姆说：“现在当务之急是证实是否真的发生了气泡核聚变，如果被证实，将 会有很多公司开始建造气泡聚变动力源。”
最新出版的《商业周刊》撰文称，气泡核聚变这种小型装置，还可以得到其他方面的广泛应用。如对食品的消毒、通过提高反应温度来增加化工产品的产量以及经济实用的机场爆炸物中子束探测器等。
虽然气泡核聚变命运难测，但与“气泡核聚变”相关的另一种技术———“超声核聚变”已进入商业化开发阶段。所谓超声核聚变就是用超声波触发核聚变。!年前，泰斯恩创建“脉冲装置公司”，雇佣“声致冷光”的研究人员开发直径$米的超声聚变反应堆。泰斯恩目前正与洛斯阿拉莫斯实验室谈判，以核实其计算机模型。超声聚变先驱者斯特林哈姆，%&年代中已成立公司，最近该公司建了几座示范性超声聚变装置。!月’’日他在美国物理学会会议上报告他的最新进展。这次会议的协调人楚博预测，研究人员最终会发现一种奇异的反应，来解释气泡核聚变的工作原理。他说，随着越来越多的物理学家参与这一研究，未来几个月将会出现更多令人惊奇的发现。
美国橡树岭国立实验室Taleyarkhan等人2002年3月8日在美国《科学》上发表的论文中报道了他们利用中子发生器产生的14MeV高能中子在氘代丙酮中产生了直径约10—100纳米的气泡,接着用声致发光技术在负压周期下使气泡膨胀到直径约1毫米,在正压周期下再将气泡压缩成高温、高密度的“液体”泡,并在超声波场中内爆,作者们测到了中子和氚。因此作者们认为他们用声致发光技术引发了核聚变。这一试验震惊了物理界,并引起了科学家们激烈的争论。在中科院上海原子核研究所的组织与支持下,上海原子核研究所,上海光机所,同济大 学声学研究所,交通大学与上海激光等离子体研究所的30多位科学家于3月25日举办了为期一天的关于“气泡核聚变”的研讨会。会议在学术平等的气氛中围绕“研究《科学》杂志报道的实验技术能否产生核聚变?其前景如何?”展开了自由而热烈的讨论。研讨会取得如下共识: 1.借助声空化和声致发光能产生局部高温高压已是人所共知的物理事实。但Taleyakhan等人用高能中子成核空化,并企图用声致发光技术引发核聚变,是个创新的想法。该实验研究方向值得继续下去。
2.Taleyarkhan等人的论文中缺少声致发光设备的输出功率数据,而且实验中未对连续光谱和能量转换效率进行直接测量,“液体”泡的高温、高密度的状态无从准确地认识。实验中有一“激波用了27微秒的时间从实验器中心轴线到达32毫米外的容器壁”的数据尚无争议,由此能计算出所用的氘代丙酮中的平均声速(认为不是激波的速度更为合理),进而可估算出实验中所谓的高温、高密度的“液体”泡可能达到的温度上限只不过为数万度(K)。因此,Taleyarkhan等人的实验中测到了中子,但不能肯定是气泡达到热核平衡态时产生的“热核中子”。
3.依据(d+d)反应的反应率公式估算,即使Taleyarkhan等人所研究的气泡达不到热核平衡态,而气泡内的平衡温度仅为数万度时,气态氘代丙酮分子的麦克斯韦速度分布率的高能尾巴部分加上量子力学中的隧道效应就可以产生他们实验中所测到的中子数。若人们在今后的实验中能测到108/秒以上的中子数,才能得到比较乐观的结论。
4.实验中的不确定因素太多,如气泡数、气泡位置、发生闪光时的气泡大小、每秒内爆数、每次内爆产生的中子数等等都是估计值。作者用HYDRO程序模拟计算所作的预言建立在太多的不确定因素上,缺乏可信度。在今后的研究中应尽量依据实验中能给出的参数进行计算。 5.Taleyarkhan等人的实验技术究竟能否产生核聚变?这不是一个只靠思考能解决的问题。“气 泡核聚变”的结论是否可信还有待物理界同行能否作出重复性实验来确定。
