冷聚变完整版课件

冷聚变

冷聚变定义冷核聚变是指：在相对低温（甚至常温）下进行的核聚变反应，这种情况是针对自然界已知存在的热核聚变（恒星内部热核反应）而提出的一种概念性‘假设’，这种设想将极大的降低反应要求，可以使用更普通而且简单的设备，同时也使聚核反应更安全。

核融合

核融合是指：两个原子核由彼此独立到结合在一起（包括质子、中子相互融合，电子共用同一轨道），从而形成一个全新的，更重的原子。相当于创造新事物，这在自然条件下是几乎不可能完成的。一个基本的科学原理指出：同性相斥，异性相吸。质子带正电、电子带负电，使这两类相同带点粒子融合需要克服同性间斥力，而自然趋势正是排斥对方，从而防止聚变反应。

但是，科学家已经论证，这种自然规律下的斥力公式与距离成反平方比（/S^2，S为间距），但在一个极小的间距下（千万亿分之一米），无法使用牛顿理论，而仅能用量子力学分析时，斥力反而变成了强大的吸引力（用一个宏观易懂的解释：当同等电荷质子相近到一定程度，类似于同一原子内质子的间距，那么该物质将在一瞬间保持稳定，其持续稳定能力视该物质熵与宇宙可容纳物质熵值的比值而定，若物质的量过大（超过元素周期表可允许最大值）物质将不停释放熵而衰减发生裂变）。由此可以看出若提供足够量的引力使同性物质相聚将能在可控范围内实现稳定的核聚变，同时提供熵衰减，以产生能源。

实际上，恒星（如：太阳）是不停发生热核聚变与热核裂变的，它正是粗暴的利用巨大的引力来实现聚变反应。拥有大于地球30万倍的质量，使得它有足够的引力和压力（甚至使时间不完全塌陷（时间是由重物在四维空间所占塌陷维积（面积、体积、维机）压迫产生的运动的结果。可参考《时间简史》），这样的引力完全可以做到聚变，而且宇宙中的丰富多彩的物质正是源自于众多恒星不停聚变的结果），在太阳的核心，氢原子核被塌陷引力紧密的束缚在一起而形成氦，同时释放熵值，能量以光子的形式到达地球，而为阳光（《圣经》云：造物主说要有光，而就有了光。巧合的是，光正好是造物（聚变）而产生的）。

目前已设计（仍未安全掌握）的一次性热核聚变（仅有毁灭性，不稳定）是在氢原子旁安置聚变燃料（如氘或氚），在无比庞大的粒子加速器中，像炮弹一样击出，以期燃料热能带来的速度碰撞，来效法恒星热量和压力，以推动氢原子在极高（约万摄氏度）的温度下将原子融合在一起，目前的这种设计原型，使得实现聚变仅停留在实验室阶段，这正是因为热核聚变的条件难以实现，为此，部分科学家提出了冷核聚变。

1994年11月5日，美国普林斯顿大学等离子体物理实验室利用“托克马克”核聚变试验反应堆在1秒钟时间内，由氘和氚等离子体混合燃料产生的瞬间功率首次突破1000万瓦大关，一次运行产生1070万瓦功率，打破了同一反应堆这年5月30日创造的920万瓦受控核聚变反应功率世界纪录。

冷聚变

相对热核聚变而言，"冷聚变"的提出更受政府阶层欢迎。1989年，当两位科学家（马丁’弗莱斯曼和斯坦利‘庞斯）宣布，他们能够实现冷核聚变反应，并给出了测试结果，这一轰动性的言论在之前一直被认为是天方夜谭。

这一神奇般的壮举使得科学家们被冲昏了头脑，无数科学家妄图重复试验结果，但当其他的科学家宣称，使用该技术无法复制同样测试结果时，指出两位科学家要么篡改了数据，要么另有目的。这一场惊世争论在科学出版物中广泛报道。

其后的数年里，科学家们已经在冷聚变反应中使用了各种办法。例如在加州大学洛杉矶分校，科学家用一个小型锂钽铁矿晶体（一热电物质，当加热时会形成电荷），置于氢气填充厅。当他们加热晶体（-30F到45F），一条通有10万伏的电场的金属丝横跨晶体，以加速生成的电荷。当晶体形成电荷，将在提前校订好的某一点上与氢原子碰撞成氦原子。科学家们指出，产生氦原子核时将释放高能量的辐射和自由中子，该迹象类似于聚变反应。当时有报道称用其他方法，也产生过类似的结果。

但是，目前，冷聚变不可能作为廉价，可靠的能源来源。上述的实验似乎力图证明冷聚变的可行性，同时勾画出聚变反应不需要庞大设备或巨大能源的幻想，但这些＂假象性＂试验结果所产生的输出功率远远低于可用能源的范畴，甚至不使用及其敏感的仪器无法察觉，但是科学仍未停步，也许冷聚变明天就能做到橘子大小，让我们一起期待，每个人都拥有一个这样的橘子，每秒给我们身边的设备提供近千万焦瓦甚至更多的能量。从“冷聚变”到“凝聚态核科学”

1989年两位化学家用“量热学”的方法证明在电解池中的反应热远远超出了化学反应热，核反应（？）核物理学者则因为测不到相应的中子和伽玛射线而不予认同。（“病态科学”?)2004-6-30约瑟夫逊（1973Nobel奖）在Lindau会议上公开反驳美国能源部专家组的武断评述(“病态的怀疑”?)美国能源部于2004年12月1日发表了18位专家的再评审的报告。(http://iccf9.global.tsinghua.edu.cn

)

从“选择性共振隧穿模型”出发，讨论:如何看待这一场争议？“凝聚态核科学”将如何发展？“HeatAfterDeath

”“滞后发热”“过热功率”144.5W功率密度

3.7kW/cm3122mmPd,0.1MLiODD2O,500mA>200eV/atom重复性(France、Italy、US、Japan、Israel、China)J.R.HUIZENGA“Welearnedaverynegativereport,andconcludedthattheresultsthatwerebeingpresentedtouswerecontrarytoeverythingwehadfoundoutaboutnuclearphysicsoverthelast50years.”3Miracles:克服库伦位垒,10-64/sec.异常分支比，伽马射线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寻找锁住（Lock-in)共振的材料Fermi

逃脱(Escape)共振建成第一个链式反应堆中子慢化扩散理论临界体积锁住共振的条件？表面（？）通量（？）降温（？）掺杂（？）“物理力学”：微观机理宏观性质氘核的波动性（？）通量与温度 通量与厚度美国能源部重新评估冷聚变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（病态的怀疑）BrianD.JosephsonDepartmentofPhysics,UniversityofCambridgeLecturegivenattheNobelLaureates’meetingLindau,June30th.,2004Editedversionofpresentation(revisedAug.20th.,2004)TheDepartmentofEnergysaidskeptically:“Nuclearfusionatroomtemperature,ofthetypediscussedinthisreport,wouldbecontrarytoallunderstandinggainedofnuclearreactionsinthelasthalfcentury;itwouldrequiretheinventionofanentirelynewnuclearprocess.”美国能源部怀疑道：“本文所述的‘常温核聚变’是与五十年来所有的核反应知识相矛盾的；它要求发明一种全新的核过程”Comment:itdoeshappenfromtimetotimeinsciencethatadiscoveryismadethatis‘contrarytoallpresentunderstanding’inthefieldconcerned(e.g.thediscoveryoftheaccelerationoftheexpansionoftheuniverseandthenon-zerocosmologicalconstant).Italsohappensoccasionallythatanewprocessisdiscovered!评注：一件科学发现与该领域“一切现有知识相矛盾”是科学中时有发生的事。当一种新的过程被发现时，有时也会如此。“Ashortcomingofmostexperimentsreportingexcessheatisthattheyarenotaccompaniedinthesamecellbysimultaneousmonitoringfortheproductionoffusionproducts.Iftheexcessheatistobeattributedtofusion,suchaclaimshouldbesupportedbymeasurementsoffusionproductsatcommensuratelevels.”宣称有“过热”的大部分实验中都有一个缺点：即同一电解池未能同时监测聚变产物的产量。如果“过热”归因于聚变，那就必须测到相对应数量的核产物。Comment:itislegitimatetoconcludethatfusionisinvolvedifalternativemechanismscannotaccountfortheamountofheatproduced,andnotnecessarilyashortcomingforfusionproductsnottobemeasured(cf.thewaystrongdiamagnetismisusedasadiagnosticforsuperconductivity,sincesuperconductivityistheonlyknownmechanismgivingrisetostrongdiamagetism).评注：测不到聚变产物不一定是一个缺点，如果找不到别的机理来说明“过热”的起源，仍然有理由说这是聚变引起的。（例如，强反磁性曾被用作诊断超导性，因为超导性是唯一已知的强反磁机理）Canonemakesenseoftheclaims?The‘entirelynewnuclearprocess’maywellbe d+d=He4+phononsX.Z.Lietal.(nextslide)arguethattunnelling,probablyaugmentedbyaresonance,istherelevantprocess,insteadofthermalactivationasinhigh-temperaturefusion.我们是否可以说：那“全新的核过程”就是:氘＋氘＝4氦＋声子李兴中等（请见下一张幻灯片）认为:可能由共振所增强的隧穿效应就是这有关的核过程，而不是高温聚变中的热激励效应。Hagelstein,andChubbandChubb,arguethatcoherenceeffectsareofimportanceintransferofenergytothelattice.Somecombinationoftheseideasmayexplaintheobservations,thoughquantitativecomputationshavenot,asyet,beenexecuted.Hagelstein，和Chubb叔、侄俩认为相干效应对于把能量转移到晶格很重要。这些概念的某种组合可能说明观测到的现象，虽然迄今尚未作出定量的计算(andagain,fromX.Z.Li,FusionScienceandTechnology41,63–68(2002):“...resonanttunneling