由於最近的科學進步和私人投資，核融合重新成為人們關注的焦點。然而，對這種潛在清潔能源的熱情必須應對一個關鍵挑戰：以非常稀有的氫同位素形式生產核融合燃料。
聚變涉及使用兩種稀有的氫同位素：氘（具有一個中子和一個質子）和氚（具有兩個中子和一個質子）。如果氘雖然很少（佔總數的0.015%）存在於普通水中，但氚確實非常稀有，十分之一上升到十八……總之，沒有。
氚通常也從重水裂變反應器中獲得。有一天，當聚變反應器投入運作時，它可能會透過中子與鋰的相互作用來實現。該過程需要在能量生產和氚生產之間進行仔細平衡，目標是實現大於1的氚再生率。
生產氚最有效的同位素鋰 6 的天然豐度是有限的。為了確保足夠的產量，可能需要濃縮鋰，這是一個複雜且昂貴的過程。所需的鋰量取決於反應器設計，但必須足以確保氚生產的最佳中子相互作用。
計算得出，如果ITER；歐洲實驗反應器一旦啟動，將使用世界上所有的氚儲備。所以存在聚變過程的燃料問題。
生產氚？有可能，但有融合現象
中國科學院合肥物質科學研究院王海霞研究員團隊揭示中子照射鈦酸鋰（Li2TiO3）濃縮劑釋放氚現象
固體增殖劑的增殖和氚釋放行為對於聚變反應器固體包層的設計至關重要。然而，大多數增殖輻照研究使用裂變中子、離子源或伽馬源，在 14 MeV 聚變中子輻照方面留下了知識空白。因此，利用聚變中子源對Li2TiO3進行實驗，研究高能量中子對固體增殖容器產氚及釋放性能的影響。
在這項研究中，開發了一種專門的氚輸送系統來測量和收集聚變中子輻照後的氚。本系統採用氚收集鼓泡器、自動更換技術及催化氧化技術，收集效率接近100%。透過最大限度地減少氚損失並監測氚水 (HTO) 和氚氣的釋放，該系統可以研究氚在各種條件下的釋放行為，例如溫度、濕度和加熱速率。
Li2TiO3在不同溫度下的氚釋放曲線。圖片來源：付雪偉
實驗結果表明，在室溫下，聚變中子輻照的Li2TiO3樣品中釋放出有限但可見量的氚，表明缺陷的自修復行為。隨著樣品溫度的升高，Li2TiO3 顯示氚釋放峰，主要釋放 HTO。
此外，洗滌器氣體中的濕度、不同的氚測量方法和加熱速率等因素顯著影響氚釋放行為。
「我們的研究結果為理解聚變中子照射對氚釋放機制的影響提供了新的見解，」王海霞教授說。
總是存在這些中子的供應問題，這些中子可能來自裂變（因此使用鈾等材料）或來自聚變，但在這種情況下，需要非常昂貴的能量過程，或者用低能量進行實驗會很有趣。 -成本儀器，但目前具有低中子發射，如中性電晶體。
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文章《 核融合：燃料問題及其解決方法》來自《經濟情景》 。
這是在 Fri, 24 May 2024 19:37:35 +0000 在 https://scenarieconomici.it/fusione-nucleare-il-problema-del-combustibile-e-come-risolverlo/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。