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LENR COULD SUPPLANT FOSSIL FUELS
低能核反应可以替代化石燃料

气候面临的严峻形势对能源的使用提出了新要求：比化石燃料更为便宜，可以抵御恶劣的天气和自然灾害，在燃料投入和污染排放方面符合可持续性的需求。低能核反应能否满足以上需求呢？这种能源来源于名声不太好的领域，人们对所用的技术也不甚了解。答案是可以。

1989年，科学家斯坦利·庞斯（Stanley Pons）和马丁·弗莱施曼（Martin Fleischmann）意外地发现了被称为“冷聚变”的核反应。这种核反应能释放出大量能量，但辐射极小。许多大型航空公司、汽车生产商和初创公司正暗中加大对低能核反应的研究。许多国家的实验室也有类似的研究计划，但在投入上没有前者那么多。近年来，许多科研团队已经通过不同的方法观测到了这种反应，生成这种反应的模式也逐渐成形，相关实验的可重复性很高，也更具多样性，成功率也很高，释放的能量也越来越高。低能核反应的过程既不需要成本高昂或有毒的原材料，也无须经过此类实验步骤。也许，这就是我们继化石燃料之后期待已久的新选择。低能核反应所用的原材料不在各国政府的限制之列，这有利用其快速投入商业运用。

热核聚变反应的惯性思维导致我们一开始就错了。麻省理工学院在早期仓促进行的重复性实验失败了，原因是该热核聚变实验只释放热量，并未生成高能量的中子。起初，我们并不了解该反应所需的条件，许多尝试都未能达到燃料装载和点火能量的要求。即使满足了基本条件，仍然存在一些问题，比如由于原材料存在纳米级别的功能差异而使反应无法重现。在用尽第一批“幸运之钯”之后，庞斯和弗莱施曼也无法重现之前已经成功的实验。不过，现在我们已经掌握了能够克服材料缺陷、产生所需的高能量的方法。

在许多有关低能核反应的实验中，所释放的热量已显著超过所有已知和可能的化学反应。实验的能量层级也从毫瓦上升到数百瓦。与产生的能量一样，实验过程中产生的灰烬也得到了确认和量化。在实验中，研究人员还观测到了高能辐射，这与热核聚变反应中的辐射完全不同。斯坦福国际研究院（SRI International）的迈克尔·麦克库布雷（Michael McKubre）通过分析过去的数据发现了低能核反应所需的条件。为了实现能够释放大量热量的低能核反应，金属晶格必须载入大量氢的同位素，并被励磁系统激发至非常不稳定的状态。此外，在已经成功了的实验中，他们还发现了高质子通量和晶格原子的电迁移。

1955年，梅尔文·迈尔斯（Melvin Miles）在美国海军航空武器站进行的实验定量分析了低能核反应的生成物。该反应释放的氦-4和热量与热核聚变反应释放的一样多，而释放的中子和伽马射线比预计的要低6个数量级。

有效的励磁系统包括热、压力、双激光、大电流或者重叠冲击波。为了满足低能核反应所需的条件，实验人员需要对原材料进行处理以形成汇聚能量的缝隙，包括孔、裂纹和杂质等，同时还需要增大反应表面积。产生高质子通量和电子束也是实验成功的必要条件之一。镍、钯等固态过渡金属可以作为反应的载体。反应灰烬中的大量证据表明，反应堆中的金属同位素的质量有所增加，它们似乎产生于中子累积。灰烬中氘和氚的含量也增多了，每次在实验中观测到的氚的浓度并不相同。此外，研究人员还在反应中检测到了少量的X射线，以及其他核粒子运动产生的轨迹。

从化学角度看，低能核反应与核聚变反应类似。这一判断基于反应原材料中的氢、反应产生的氦-4和嬗变(9)产物。而从等离子物理学的角度看，低能核反应与核聚变反应完全不同，因为两者的放射性强度相差太远。无论采取哪种方式，将氢转变为氦都会释放出大量热量。低能核反应不是零点能量（zero-point energy）或永动机，关键问题是，其能量能否以可承受的成本释放。

等离子物理学家对高温热核聚变反应了如指掌。等离子的相互作用只涉及很少的运动部件，对环境的要求也不高，因此它的影响为零。与此相对，对低温低能核反应机制进行建模涉及上百万处于非平衡态离子的系统的固态量子力学。在低能核反应模型中，纳米级的粒子加速器是必不可少的。该反应还需要可以发射X射线的智能设备或高温超／半导体。

关于低能核反应，还有很多问题需要解答。那么，汇聚多大的能量等级才能触发低能核反应呢？反应机制是怎样的？所产生的兆电子伏特级别的能量如何在不产生明显的高能粒子的前提下产生热量？麻省理工学院教授彼得·哈格尔斯坦（Peter Hagelstein）致力于研究损耗自旋玻色子模型（Lossy Spin Boson Model）已经有很多年了，他正在努力解答这些问题。

布里渊能源公司（Brillouin Energy）CEO罗伯特·戈德（Robert Godes）提出了一种与观测结果相匹配的理论，并提出了一种实现方法，那就是受控的电子捕获反应。金属基质中的质子在高温和高压下被禁锢于不到一埃米（10-10米）的范围内，质子可以捕获电子变为保持静止的超低温中子，这使另一个质子可通过隧道效应与之相结合，产生氘并释放热量。中子累积可分别产生氘、氚和氢-4。氢-4是新生物质，它们会在30毫秒左右通过β衰变为氦-4。每生成一个氦-4原子，将释放27兆电子伏特的热量。

质子-电子捕获反应在太阳中很常见。美国太平洋西北国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory，简称PNNL）的超级计算机通过模拟预测出了这一点。这种反应是自由中子β衰变的逆反应，而自由中子β衰变需要从周围吸收大量的热量，约为780千电子伏特。

裂变专家期望高温中子可以破坏易裂变原子。不过，低能核反应反向进行了这一过程：超低温中子（无法由中子探测器探测到，但很容易通过同位素的变化来确认）成为氢原子的靶标。这样便能通过化学方法产生氦，也就不需要克服库仑力，而且不需要也不会生成放射性元素。

低能核反应的准确原理尚处于讨论阶段，目前还没有得出具有普遍说服力的解释。这种反应产生的能量还不能保持在具有商业利用价值的水平上，而且相比于许多其他方法，这种反应产生的热量较少。在地质学成为系统科学之前，黄金的开采一度靠运气，之后我们才具备相关技术来预测金矿的位置。与此类似，偶然的成功逐渐加深了我们对低能核反应的理解，只有通过不断地确定或者否定候选理论，我们才能准确地解释整个机制。由于科学资助机构的过度保守，我们目前被迫依靠创业热情而非遵从科学规律来研究低能核反应；而且，在有效专注于发现正确理论这件事情上，各方的努力还不够一致。虽然合作能更好地解决问题，但这不是行事隐秘的企业所擅长的。

美国能源部、企业和五角大楼均不重视低能核反应，这实在令人不解，不过这远没有原子能的发展史那样离奇。如果不是美国海军的海曼·里科弗（Hyman Rickover）和他在美国国会工作的朋友的努力，用于潜艇和发电的核裂变技术可能永远不会出现。虽然私营企业将会在没有政府支持的情况下在这方面取得进展，但令人感到不幸的是，如果真是这样，我们就不能通过《科学》杂志来了解最新进展了。