據(jù)CNBC報道，日本學(xué)生島田大志自2000年開始加州大學(xué)圣地亞哥分校研究生課程學(xué)習(xí)以來一直從事核聚變研究。他目前已經(jīng)是愛達荷州國家實驗室安全和氚應(yīng)用研究（STAR）設(shè)施的首席科學(xué)家，該實驗室是美國聯(lián)邦政府首屈一指的科學(xué)研究實驗室之一。


在他職業(yè)生涯的早期，核聚變經(jīng)常是笑話的對象，島田一直聽別人說“融合是未來的能量，永遠是未來的能量”。

但情況正在改變。據(jù)核聚變行業(yè)貿(mào)易協(xié)會（Fusion Industry Association）稱，目前數(shù)十家初創(chuàng)企業(yè)籌得了近40億美元的私人資金。

美國能源部部長Jennifer Granholm稱聚變能源是清潔能源的“圣杯”，有可能在不釋放任何溫室氣體的情況下提供幾乎無限的能源，也不會像核裂變那樣的持久放射性廢物。

有一大群新的年輕科學(xué)家從事核聚變研究工作。島田說，“如果你和這些年輕人交談，他們相信核聚變會成功的。他們有非常積極、樂觀的心態(tài)”。島田和他的團隊現(xiàn)在正在研究氚的管理，氚是許多聚變初創(chuàng)企業(yè)正在熱衷研究的燃料，希望成為聚變行業(yè)的基礎(chǔ)。

核聚變行業(yè)協(xié)會首席執(zhí)行官Andrew Holland告訴CNBC：“作為政府核聚變商業(yè)化的大膽愿景的一部分，氚處理和生產(chǎn)將是他們科學(xué)研究的關(guān)鍵。”

當(dāng)兩個較輕的原子核被推在一起形成一個較重的原子核，可釋放大量能量時，就是核聚變反應(yīng)。太陽就是這樣產(chǎn)生能量的，但控制地球上的聚變反應(yīng)是一個復(fù)雜而微妙的過程。在許多情況下，聚變反應(yīng)的燃料是氘和氚，它們都是氫的形式，是宇宙中最豐富的元素。氘非常常見，可以在海水中找到。如果在地球上大規(guī)模實現(xiàn)聚變，一加侖海水將有足夠的氘來制造多達300加侖的汽油。

然而，氚在地球上并不常見，必須人工生產(chǎn)。島田和他的研究團隊在愛達荷州愛達荷瀑布以西55英里處有一個小型氚實驗室，在那里研究如何生產(chǎn)同位素。目前美國使用的大部分氚來自加拿大國家核實驗室。島田說，“但我們真的不能依賴這些供應(yīng)，我們必須在運行聚變反應(yīng)堆時制造氚。有足夠的氚來支持試點聚變項目和研究，但將其商業(yè)化需要數(shù)百座反應(yīng)堆。這就是為什么我們現(xiàn)在必須投資于氚燃料循環(huán)技術(shù)來制造和回收氚。

氚具有放射性，但與核裂變反應(yīng)堆的燃料不同，氚的放射性衰變采取弱β發(fā)射體的形式。這種類型的輻射可以被幾厘米的水所阻擋。氚的半衰期或半衰期或半放射性物質(zhì)衰變所需的時間約為12年，當(dāng)它衰變時，釋放的產(chǎn)品是氦，而氦不具放射性。相比之下，核裂變反應(yīng)將鈾分裂成碘、銫、鍶、氙和鋇等元素，這些元素本身具有放射性，半衰期從幾天到數(shù)萬年不等。

要發(fā)生聚變反應(yīng)，必須將燃料源加熱成等離子體，即物質(zhì)的第四種狀態(tài)。島田說，這些反應(yīng)發(fā)生在異常高的溫度下，高達1億度，這可能會影響氚進入容納等離子體的材料的數(shù)量和速度。

大多數(shù)聚變反應(yīng)容器由一種特殊的不銹鋼制成，內(nèi)部有一層薄薄的鎢，選擇鎢是因為它在元素周期表中所有元素中的氚溶解度最低。雖然愛達荷州國家實驗室正在研究氚的特性，為蓬勃發(fā)展的核聚變行業(yè)制定安全標(biāo)準(zhǔn)，但其核廢料的問題比今天的核裂變反應(yīng)堆小得多。40多年來，美國聯(lián)邦政府一直在研究如何建立一個基于裂變的廢物的永久存儲庫，但尚未找到解決方案。但核聚變不會產(chǎn)生任何長壽命的放射性核廢料，這是聚變反應(yīng)堆相對于裂變反應(yīng)堆的優(yōu)勢之一。