- ENN 集團成功實現氫-硼聚變反應，速率超過每秒 1 億次。
- 氫-硼聚變主要產生帶電的阿爾法粒子，無高能中子。
- 該技術有潛力直接將能量轉換為電力，無需蒸汽驅動渦輪機。
- 氫和硼作為燃料，資源豐富且易於獲得。
位於中國的清潔能源公司 ENN 集團近日在其首個中型球形託卡馬克設備 EXL-50U 中實現了氫-硼聚變反應，反應速率超過每秒 1 億次。該實驗顯示，該公司是首家在自有設備上實現氫-硼聚變反應的商業聚變公司。與主流聚變研究中使用的氘-氚（D-T）燃料不同，氫-硼聚變主要產品不會產生高能中子，而是氫質子與硼-11 核心融合，釋放能量並產生氦核或阿爾法粒子。該公司於 9 月 28 日正式宣佈這一成就。
氫-硼聚變的優勢
根據研究人員的說法，這一進展可能為氫-硼聚變提供新的見解。大多數聚變項目，包括位於法國的國際熱核融合實驗反應堆（ITER），主要集中於 D-T 聚變，因為在條件要求上相對較為寬鬆。D-T 聚變通過氘核與氚核的結合，產生氦-4、高能中子及 17.6 兆電子伏特（MeV）的能量。然而，氚是放射性的，自然界中稀少且成本高昂。D-T 聚變還會釋放能量中子，這可能會損害反應堆材料並引起周圍組件的放射性。
相比之下，氫-硼聚變依賴於相對豐富的燃料，並主要產生帶電的阿爾法粒子，而非高能中子。EXL-50U（ENN Xuanlong-50）於 2018 年至 2019 年期間建造。但氫-硼聚變的實現難度相對較高，因為它需要極高的溫度和嚴格的限制條件。因此，該團隊選擇結合高能中性束注入和射頻波，刺激粒子進入氫-硼反應較為可能的能量範圍，即第一共振峯。此過程在等離子體中產生大量高速質子，這些質子隨後與硼核碰撞，助推聚變反應速率超過每秒 1 億次。
該公司表示，來自國際研究機構和大學的超過 10 位專家對結果進行了審查。同時，實驗中產生的阿爾法粒子可重複測量的證據也顯示氫-硼聚變反應確實發生。負責該聚變項目的 ENN 工程師楊元明表示，氫-硼聚變已引起來自私營聚變開發者的興趣，包括美國的 TAE Technologies 和德國的 Marvel Fusion。他強調，氫和硼燃料豐富且易於獲得。
未來發電的潛力
該方法還可能提供另一個好處。氫-硼聚變產生帶能量的帶電粒子，未來系統可能能直接將其能量轉換為電力，而無需利用熱量來製造蒸汽並驅動渦輪機。不過，在該反應能夠用於實際發電廠之前，仍存在技術難題需要克服。團隊目前正在努力將等離子體推向更極端的條件。「我們將全力以赴，儘快將等離子體提升至 1 億攝氏度（1,800 萬華氏度），」楊元明表示。根據《南華早報》的報導，該公司也在推進其下一個實驗平台。
該公司本月早些時候舉行了 Helong-2 第三代聚變設備的奠基儀式。
項目 規格 反應速率 超過 1 億次每秒 主要燃料 氫和硼 建造時間 2018-2019 年
氫-硼聚變技術的突破與挑戰
氫-硼聚變技術的實現標誌著清潔能源領域的重要進展。與傳統的氘-氚聚變相比，氫-硼聚變不僅能減少放射性廢料，還能利用更為豐富的燃料，這對於未來的能源安全至關重要。儘管目前仍面臨技術挑戰，尤其是在達到所需的極高溫度方面，但該技術的潛力吸引了全球多個聚變開發者的關注。隨著進一步的研究與實驗，氫-硼聚變有望成為未來可持續能源的重要來源。