從理論上講，核聚變是完美的能源，只要把氘和氚這兩種氫的同位素，放進聚變反應(yīng)裝置，就能得到大量的能量。這過程既不產(chǎn)生任何碳排放，萬一出故障，也不產(chǎn)生任何放射性污染。

　　唯一的問題是，現(xiàn)有的聚變反應(yīng)裝置非常龐大而復(fù)雜。在過去幾十年里，世界各國已投入了無數(shù)資金，可是離商用仍然十分遙遠。但是在英國牛津，最近一個革命性的新裝置已建成，有望在2030年前投入運行。令人難以置信的是，這項新技術(shù)的靈感來自螳螂蝦。

　　迄今的聚變反應(yīng)堆為什么不實用?

　　在深入了解這項新技術(shù)之前，我們首先需要了解為什么迄今還沒有研制出可商用的聚變反應(yīng)堆。實際上，讓氫的兩種同位素融合成氦是相對容易的。你只需要提供足夠高的壓強和溫度，使帶相同正電荷的氘或氚原子核有足夠的動能來克服靜電排斥力——這個排斥力隨著距離的縮短而急劇增大。

　　然而，目前的反應(yīng)堆，如磁約束反應(yīng)堆、慣性約束反應(yīng)堆，都非常復(fù)雜而且耗能。它們都需要強大而精確的磁場或激光來使反應(yīng)進行。這些機器的每一環(huán)節(jié)都存在著損失能量的機會，使得反應(yīng)堆的輸出能量少于我們投入的能量。這樣的反應(yīng)堆當然是不實用的。

　　對于這些問題，一個解決方案是寄希望于未來更強大的計算機模擬和更尖端的材料來降低能耗，但這需要時間。而英國牛津的輕型聚變反應(yīng)堆，卻采取一種完全不同的策略。它通過簡化整個裝置，來減少能量損失。

　　如何簡化核聚變裝置?說來難以置信，科學(xué)家竟然從螳螂蝦身上找到了靈感。

　　動物界的“拳王”

　　螳螂蝦是海洋中常見的一種生物。但它卻是動物界令人生畏的“拳王”。

　　螳螂蝦有一對粗壯有力的前肢，前端形成拳頭形狀。它在水中能以12～23米/秒的速度揮動鐵拳，瞬間沖擊力超過了自身重量的2500倍，差不多是兩個成人的標準體重之和。如果拿沖力除以拳頭的接觸面積，那么瞬間產(chǎn)生的壓強相當于0.22厘米口徑的手槍射出的一顆子彈。螳螂蝦用這對鐵拳砸碎蛤類和蝸牛的殼，打暈螃蟹和呆笨的小魚，使它們淪為自己的腹中餐。養(yǎng)在魚缸里的螳螂蝦，甚至能夠擊穿厚厚的玻璃。

　　螳螂蝦鐵拳的驚人威力，除了自身的力量外，事實上還得益于氣穴效應(yīng)。在水中快速揮拳頭，因拳頭與水摩擦，瞬間產(chǎn)生的高溫將讓周圍的水氣化，形成微小的氣泡;這些氣泡產(chǎn)生后，受到周圍水體的擠壓，存在時間只有十億分之一秒，隨后破裂。由于氣泡小，周圍大量的水體在極短的時間里對它擠壓，這導(dǎo)致氣泡積聚了很大的能量。當破裂時，釋放出的能量足以產(chǎn)生沖擊波甚至閃光，局部溫度比太陽表面還高。這一現(xiàn)象叫氣穴效應(yīng)。

　　科學(xué)家在建造輕型聚變反應(yīng)堆的時候，就借鑒了螳螂蝦拳頭的氣穴效應(yīng)。這與太陽這座天然的聚變反應(yīng)堆的原理是一樣的。

　　實用的輕型聚變反應(yīng)堆

　　這種輕型聚變反應(yīng)堆利用遠超過音速的沖擊波來創(chuàng)造核聚變所需的溫度和壓強。它從一個含有氫同位素氣體的小球開始。小球以自由落體運動的方式被扔進反應(yīng)堆。當它到達中央時，一個類似于“軌道槍”的裝置以6千米/秒的速度向它發(fā)射一顆微小的子彈。子彈擊中小球，將其直徑從幾毫米壓縮到只有100微米(約為最初直徑的5%)，使小球獲得極高的能量。當它破裂時，出現(xiàn)類似螳螂蝦拳頭的氣穴效應(yīng)，它釋放出很大的能量，這將導(dǎo)致核聚變，并釋放高能的光子。然后，使用液態(tài)金屬鋰捕獲高能光子，將其轉(zhuǎn)化為可資利用的熱能。

　　這個反應(yīng)堆只有四個簡單的部分：一把槍，一個燃料小球，一個反應(yīng)室，以及一個能量捕獲器。我們可以很容易使每一部分都達到驚人的效率，避免能量損失。

　　已建成的這樣一個反應(yīng)堆，不僅實現(xiàn)了聚變，而且效率可與當前最領(lǐng)先的大型核聚變設(shè)備相媲美。一個“新生兒”剛一誕生就能達到這樣的水平，可謂身手不凡，前途無量。

　　科學(xué)家宣布，他們將在此基礎(chǔ)上建造一個可商業(yè)化運營的核聚變反應(yīng)堆，到2030年輸出功率可達744兆瓦。預(yù)計其成本將低于10億美元，是其他核聚變裝置的幾十分之一。屆時，每千瓦時的電力成本也將遠低于目前市場的平均成本。