人類何時才能製造出鋼鐵俠那種小型核聚變裝置？

能量是我們人類的生存與發展的基礎，看上去人類的能量來源似乎多種多樣，比如說煤、石油、天然氣、水力、風力、太陽能、核電等等，但歸根結底，除了核電之外，人類所需的所有能量其實都來自太陽，包括我們人類從食物中獲取的能量也是如此。

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平均每一秒，地球從太陽接收到的輻射能量就有大約1。73 x 10^17瓦，太陽一年傳遞給地球的能量之和，就相當於人類迄今為止已探明的化石燃料、鈾礦等不可再生資源所產生的總能量的大約兩倍，而實際上，地球只接收得到太陽總能量的20億分之1左右。

太陽如此強大的能量，其實是來自於其核心的

核聚變

反應，正因為如此，可控核聚變也成為了人類夢寐以求的終極能源。雖然人類目前對這方面的研究還處於初級階段，但在一些科幻作品早已出現了成熟的可控核聚變裝置，其中最具代表性的應該就是鋼鐵俠了。

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眾所周知，鋼鐵俠擁有一個小型核聚變裝置，目測直徑不超過10釐米，根據相關介紹，該裝置每秒鐘能輸出高達30億焦耳的能量，從而為鋼鐵俠的神通廣大打下了堅實的基礎。

鋼鐵俠那種小型核聚變裝置，人類何時才能製造出來呢？

人類何時才能製造出鋼鐵俠那種小型核聚變裝置？對此我們似乎可以認為，在人類目前研究的可控核聚變裝置技術成熟之後，再將其小型化，就可以製造出鋼鐵俠那種小型核聚變裝置了，但實際情況卻並非如此，為什麼呢？且看以下分析。

核聚變的原理其實很簡單，那就是想辦法將質量較輕的原子核“捏”在一起，使之聚變成質量較重的原子核（在這個過程中會有少量的質量會直接轉化成能量）。

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道理很簡單，做起來就難了，畢竟我們並沒有能夠“捏”住原子核的“手”，當然了，太陽也沒有，那太陽是怎麼進行核聚變的呢？答案就是高溫和高壓，高溫能夠使原子核的動能更高，高壓則能使原子核更加密集，當達到一定程度時，就可以點燃核聚變。

人類目前正在研究的可控核聚變裝置採用的正是太陽的這種機制，當裝置執行時，其中的等離子體溫度可達上億攝氏度，如此的高溫是任何已知的材料都無法承受的，因此人們只能用強大的磁場對其加以束縛，而強大的磁場又需要超導材料，超導材料又需要超低溫。

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（圖為ITER託卡馬克聚變堆）

一方面要保持裝置內側的超高溫，一方面又要保持裝置外側的超低溫，其中難度可想而知，所以這種裝置的體積也就很大，想要將其縮小成鋼鐵俠那種直徑不超過10釐米小型核聚變裝置，根本就是不可能的事。

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也就是說，鋼鐵俠的小型核聚變裝置只能在常溫（或者溫度不太高）的情況下點燃核聚變，而這也被稱為“冷核聚變”。

在過去的日子裡，還真的有人提出過冷核聚變，例如南安普敦大學的化學系教授馬丁·弗萊西曼（Martin Fleischmann）和猶他大學的化學系主任斯坦利·龐斯（Stanley Pons）就在1989年公開宣稱，他們在利用金屬鈀來電解重水的實驗中，觀測到了冷核聚變的現象。

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鈀（Pd）是46號元素，單質為金屬，其原子晶格的基本結構如上圖所示，弗萊西曼和龐斯認為，在用鈀來電解重水的過程中，重水電解後生成的氘就會在電流的驅動下被大量地“塞”進金屬鈀的原子晶格中，從而發生核聚變反應。

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遺憾的是，在後續的大量重複實驗中，研究人員均未觀測到可以確定的冷核聚變現象，因此弗萊西曼和龐斯的研究並沒有得到科學界的認可。

在此之後，陸續又有人提出多種實現冷核聚變的理論，例如在富氫環境中加熱金屬粉末、在氘氣中利用脈衝放電製造等離子體，然後讓其轟擊鈀電極等等，雖然時不時地有人聲稱在實驗中實現了冷核聚變，但是卻無一例外地拿不出令人信服的證據。

綜上所述，人類目前根本就找不到實現冷核聚變的方法，而人類目前正在研究的可控核聚變裝置的體積又無法大幅度地縮小，因此可以說，至少在可見的未來裡，人類都無法制造出鋼鐵俠那種小型核聚變裝置，它只能存在於科幻作品之中。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見。