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(jìn)聚變反應(yīng)裝置，就能得到大量的能量。這過(guò)程既不產(chǎn)生任何碳排放，萬(wàn)一出故障，也不產(chǎn)生任何放射性污染。

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

　　迄今的聚變反應(yīng)堆為什么不實(shí)用?

　　在深入了解這項(xiàng)新技術(shù)之前，我們首先需要了解為什么迄今還沒(méi)有研制出可商用的聚變反應(yīng)堆。實(shí)際上，讓氫的兩種同位素融合成氦是相對(duì)容易的。你只需要提供足夠高的壓強(qiáng)和溫度，使帶相同正電荷的氘或氚原子核有足夠的動(dòng)能來(lái)克服靜電排斥力——這個(gè)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(qiáng)大而精確的磁場(chǎng)或激光來(lái)使反應(yīng)進(jìn)行。這些機(jī)器的每一環(huán)節(jié)都存在著損失能量的機(jī)會(huì)，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(dāng)然是不實(shí)用的。

　　對(duì)于這些問(wèn)題，一個(gè)解決方案是寄希望于未來(lái)更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)模擬和更尖端的材料來(lái)降低能耗，但這需要時(shí)間。而英國(guó)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(guò)簡(jiǎn)化整個(gè)裝置，來(lái)減少能量損失。

　　如何簡(jiǎn)化核聚變裝置?說(shuō)來(lái)難以置信，科學(xué)家竟然從螳螂蝦身上找到了靈感。

　　動(dòng)物界的“拳王”

　　螳螂蝦是海洋中常見(jiàn)的一種生物。但它卻是動(dòng)物界令人生畏的“拳王”。

　　螳螂蝦有一對(duì)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(dòng)鐵拳，瞬間沖擊力超過(guò)了自身重量的2500倍，差不多是兩個(gè)成人的標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)相當(dāng)于0.22厘米口徑的手槍射出的一顆子彈。螳螂蝦用這對(duì)鐵拳砸碎蛤類(lèi)和蝸牛的殼，打暈螃蟹和呆笨的小魚(yú)，使它們淪為自己的腹中餐。養(yǎng)在魚(yú)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(shí)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?chē)乃畾饣纬晌⑿〉臍馀?這些氣泡產(chǎn)生后，受到周?chē)w的擠壓，存在時(shí)間只有十億分之一秒，隨后破裂。由于氣泡小，周?chē)罅康乃w在極短的時(shí)間里對(duì)它擠壓，這導(dǎo)致氣泡積聚了很大的能量。當(dāng)破裂時(shí)，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(yáng)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(shí)候，就借鑒了螳螂蝦拳頭的氣穴效應(yīng)。這與太陽(yáng)這座天然的聚變反應(yīng)堆的原理是一樣的。

　　實(shí)用的輕型聚變反應(yīng)堆

　　這種輕型聚變反應(yīng)堆利用遠(yuǎn)超過(guò)音速的沖擊波來(lái)創(chuàng)造核聚變所需的溫度和壓強(qiáng)。它從一個(gè)含有氫同位素氣體的小球開(kāi)始。小球以自由落體運(yùn)動(dòng)的方式被扔進(jìn)反應(yīng)堆。當(dāng)它到達(dá)中央時(shí)，一個(gè)類(lèi)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(dāng)它破裂時(shí)，出現(xiàn)類(lèi)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(gè)反應(yīng)堆只有四個(gè)簡(jiǎn)單的部分：一把槍?zhuān)粋€(gè)燃料小球，一個(gè)反應(yīng)室，以及一個(gè)能量捕獲器。我們可以很容易使每一部分都達(dá)到驚人的效率，避免能量損失。

　　已建成的這樣一個(gè)反應(yīng)堆，不僅實(shí)現(xiàn)了聚變，而且效率可與當(dāng)前最領(lǐng)先的大型核聚變?cè)O(shè)備相媲美。一個(gè)“新生兒”剛一誕生就能達(dá)到這樣的水平，可謂身手不凡，前途無(wú)量。

　　科學(xué)家宣布，他們將在此基礎(chǔ)上建造一個(gè)可商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的核聚變反應(yīng)堆，到2030年輸出功率可達(dá)744兆瓦。預(yù)計(jì)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(shí)，每千瓦時(shí)的電力成本也將遠(yuǎn)低于目前市場(chǎng)的平均成本。