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核聚變反應(yīng)堆設(shè)備設(shè)計(jì)稿

自制的核反應(yīng)堆設(shè)備

“反應(yīng)堆狂人”在自己家的車庫(kù)里工作

理查德·霍爾和他的核反應(yīng)堆

    在位于美國(guó)匹茲堡的自家車庫(kù)里，弗蘭克·薩安斯正夜以繼日地修補(bǔ)他最自豪的發(fā)明：一個(gè)可以工作的核聚變反應(yīng)堆。

    現(xiàn)在，核聚變不再僅僅掌握在專業(yè)科學(xué)家手里，一群業(yè)余科學(xué)愛(ài)好者正在嘗試著在自己家里制造核反應(yīng)堆，希望借此實(shí)現(xiàn)新的能源供應(yīng)。

　　在自家后院造核反應(yīng)堆

    目前，有一群業(yè)余物理學(xué)家、科幻小說(shuō)愛(ài)好者正嘗試著在自己家里的地下室、后院或是家庭實(shí)驗(yàn)室里制造核聚變反應(yīng)堆，51歲的薩安斯正是其中一位。

    薩安斯在當(dāng)?shù)負(fù)碛幸患也蛷d，他說(shuō)，他相信自己正朝著靠反應(yīng)堆發(fā)電的目標(biāo)前進(jìn)。 “我是一個(gè)夢(mèng)想家，”薩安斯說(shuō)。

    很多和薩安斯有著相同夢(mèng)想的人把自己稱為“反應(yīng)堆狂人”，他們已經(jīng)組織起了一個(gè)松散的社團(tuán)，加入這一“核反應(yīng)堆俱樂(lè)部”的成員超過(guò)了100名。想要加入“核反應(yīng)堆俱樂(lè)部”的人必須要自制一個(gè)可以放在桌子上的核反應(yīng)堆，且反應(yīng)堆要成功地使氫的同位素（氘和氚）發(fā)生聚變，如同小型行星一樣發(fā)出光和熱。

　　尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)發(fā)電目標(biāo)

    業(yè)余“反應(yīng)堆狂人”們的設(shè)備是基于上世紀(jì)60年代時(shí)，電視機(jī)的發(fā)明人費(fèi)羅·T·法恩斯沃斯的一個(gè)設(shè)計(jì)。自制的核反應(yīng)堆基本上都是以小型鋼球?yàn)橹鳎撉蛏侠p繞著電線和試管，上面還有玻璃視窗以供觀察。從目前的情況來(lái)看，使用自制核反應(yīng)堆發(fā)電還是一個(gè)非常遙遠(yuǎn)的目標(biāo)，因?yàn)榉磻?yīng)堆所產(chǎn)生的能量小于消耗的能量。

    聚變，即輕原子核（氘和氚）彼此靠近，結(jié)合成較重的原子核（氦）時(shí)能夠放出巨大能量。帶有同性正電荷的原子核間的斥力阻止它們彼此接近，因此，參加聚變反應(yīng)的原子核必須具有足夠的動(dòng)能，才能克服這一斥力而彼此靠近。

    數(shù)十年來(lái)，科學(xué)家們一直在試驗(yàn)如何才能使原子核發(fā)生聚變。法國(guó)南部有一個(gè)花費(fèi)了近150億美元建造的核聚變反應(yīng)堆，但即使是這般耗費(fèi)巨資的項(xiàng)目也只能證明利用核聚變發(fā)電在技術(shù)上是可行的，而無(wú)法真正實(shí)際運(yùn)用。

　　1個(gè)月里造出核聚變反應(yīng)堆

    盡管技術(shù)尚不成熟，薩安斯這樣的“反應(yīng)堆狂人”仍然認(rèn)為，核聚變反應(yīng)堆比其它發(fā)電方式更有希望。

    10年前就自制了一臺(tái)核聚變反應(yīng)堆的理查德·霍爾說(shuō)：“基本上，其它的發(fā)電方式都好像是在地獄的門口行走。 ”

    62歲的霍爾居住在弗吉尼亞州的瑞奇蒙德。每年，霍爾都會(huì)舉辦業(yè)余科學(xué)家聚會(huì)，吸引全美數(shù)十名有著同樣嗜好的人赴會(huì)。

    “這些人中的大部分都喜歡會(huì)爆炸或是會(huì)發(fā)出‘嘶嘶’聲的東西，”霍爾說(shuō)。

    霍爾1997年起開(kāi)始嘗試自制核聚變反應(yīng)堆，當(dāng)時(shí)，科幻小說(shuō)家、電子工程師湯姆·林根前往霍爾家參與業(yè)余科學(xué)家聚會(huì)時(shí)隨身帶了一臺(tái)核聚變反應(yīng)堆樣本。

    林根現(xiàn)場(chǎng)顯示了一下設(shè)備，雖然那一刻原子核并沒(méi)有發(fā)生聚變反應(yīng)，但卻發(fā)出了如同霓虹燈般耀眼的亮光。霍爾完全被這臺(tái)設(shè)備吸引住了，“接下來(lái)，我在差不多1個(gè)月的時(shí)間里造出了一臺(tái)核聚變反應(yīng)堆，”霍爾說(shuō)，他現(xiàn)在正準(zhǔn)備制造自己的第5臺(tái)核反應(yīng)堆設(shè)備。

    比現(xiàn)有核電廠更環(huán)保

    霍爾在一個(gè)向“反應(yīng)堆鼻祖”法恩斯沃斯致敬的網(wǎng)站上發(fā)帖，展示了自己的反應(yīng)堆。之后，有一些人加入了霍爾的行列，他們互相發(fā)問(wèn)，交換意見(jiàn)，并最終貼上了自己的反應(yīng)堆照片。

    在 “核反應(yīng)堆俱樂(lè)部”的網(wǎng)站上，霍爾列出了“反應(yīng)堆狂人”的名單，其中既有65歲的退休機(jī)械工程師喬·羅森斯迪爾，也有27歲的醫(yī)學(xué)學(xué)生卡爾·威利斯。

    核聚變使用的原料是氫的同位素氘和氚，比較容易獲取。 “反應(yīng)堆狂人”們表示，這樣的核反應(yīng)堆將會(huì)非常環(huán)保，幾乎不產(chǎn)生空氣污染，所產(chǎn)生的長(zhǎng)期放射性廢物也很少。而現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的核電廠都是使用核裂變反應(yīng)，這就意味著會(huì)產(chǎn)生高放射性的廢料，這種廢料需要上萬(wàn)年才能分解。

　　提防觸電及“恐怖”嫌疑

    盡管聚變反應(yīng)堆不會(huì)產(chǎn)生大量的放射性廢物，但“反應(yīng)堆狂人”們說(shuō)，這其中還是會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。反應(yīng)堆需要非常高的電壓才能工作——一般要用上高達(dá)1萬(wàn)伏的電壓，使得電流通過(guò)一個(gè)空心金屬球，這樣才能使氘離子集中到設(shè)備中心互相碰撞，隨后結(jié)合成新的原子。因此，必須要使用特殊的設(shè)備才能釋放出如此高的電壓。

    “人們必須非常小心，”威斯康星-麥迪遜大學(xué)的核工程教授喬納德·L·庫(kù)爾琴斯基說(shuō)，“我認(rèn)為，有這樣的熱情讓人很感動(dòng)，但是我不希望有人因此受傷。 ”

    霍爾說(shuō)，自制核反應(yīng)堆還有一個(gè)缺點(diǎn)就是會(huì)被人當(dāng)作恐怖分子，“很多人都有一種條件反射，就是認(rèn)為凡是跟‘核’搭上邊的就是恐怖事件。 ”

    幾年前，底特律的高中生蒂亞戈·奧爾森自己造了一臺(tái)核聚變反應(yīng)堆，密歇根州公共健康部門立刻聯(lián)系他，要求檢查設(shè)備。 “我當(dāng)時(shí)有一點(diǎn)擔(dān)心，”現(xiàn)年19歲的奧爾森說(shuō)，政府部門后來(lái)認(rèn)為，他的設(shè)備“不屬于需要登記的放射性儀器”，不會(huì)造成危害。

　　美國(guó)官方限制不盡相同

    負(fù)責(zé)管理商業(yè)放射性儀器的美國(guó)食品與藥品管理署表示，他們不會(huì)限制業(yè)余愛(ài)好者的設(shè)備。美國(guó)核能管理委員會(huì)也表示，他們不會(huì)管制美國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)氘的使用。

    不過(guò)，美國(guó)各州對(duì)此的規(guī)定都不盡相同。

    弗吉尼亞州的健康部就要求登記商業(yè)用途的放射線成像設(shè)備，但該部門的一名發(fā)言人表示，個(gè)人使用的設(shè)備不必進(jìn)行登記。

    在賓夕法尼亞州，環(huán)境保護(hù)部的發(fā)言人則表示，任何可能會(huì)發(fā)射出放射線的設(shè)備都必須登記在冊(cè)。

    薩安斯說(shuō)，他的核反應(yīng)堆沒(méi)有經(jīng)過(guò)登記，但他會(huì)非常仔細(xì)地控制放射線的發(fā)散量。“我非常非常嚴(yán)肅地對(duì)待放射線的問(wèn)題，”薩安斯說(shuō)，“我不會(huì)因?yàn)橛薮赖呐袛噱e(cuò)誤而讓自己暴露在死亡的威脅下。 ”

    薩安斯表示，他不會(huì)將設(shè)備調(diào)到最高檔，因?yàn)檫@樣就可能會(huì)產(chǎn)生足以穿透鋼殼的射線。

    垃圾堆里淘出零件

    美國(guó)猶他州的一名中學(xué)生克雷格·華萊士曾制造了一臺(tái)核聚變反應(yīng)堆，其中的大部分零部件幾乎都是從核工廠附近的垃圾堆上撿來(lái)的。

    克雷格先是在愛(ài)達(dá)荷州福爾斯市的一個(gè)舊金屬垃圾場(chǎng)中找到了一臺(tái)廢棄的中子探測(cè)器，隨后，克雷格又耗費(fèi)了幾百?gòu)圕D碟片研制出了一個(gè)中子調(diào)節(jié)器，該設(shè)備能減緩中子的速度，以便使它們能夠被中子探測(cè)器探測(cè)到。后來(lái)在猶他州一個(gè)核工廠外面，他又免費(fèi)得到了一個(gè)破舊而廢棄的渦輪分子泵。

    由于沒(méi)錢買價(jià)格昂貴的氘氣，克雷格·華萊士只好花20美元買來(lái)一盒氘氧化合物 （或稱重水），通過(guò)一個(gè)加熱的鎂粉裝置進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后，重水中的氧元素被排走，他靠自己制造出了純正的化學(xué)氘氣。克雷格·華萊士花了兩年時(shí)間收集各種零件器材，用了半年時(shí)間將“核反應(yīng)堆”裝配完成。