據(jù)CNBC報道，日本學生島田大志自2000年開始加州大學圣地亞哥分校研究生課程學習以來一直從事核聚變研究。他目前已經(jīng)是愛達荷州國家實驗室安全和氚應用研究（STAR）設(shè)施的首席科學家，該實驗室是美國聯(lián)邦政府首屈一指的科學研究實驗室之一。


在他職業(yè)生涯的早期，核聚變經(jīng)常是笑話的對象，島田一直聽別人說“融合是未來的能量，永遠是未來的能量”。

但情況正在改變。據(jù)核聚變行業(yè)貿(mào)易協(xié)會（Fusion Industry Association）稱，目前數(shù)十家初創(chuàng)企業(yè)籌得了近40億美元的私人資金。

美國能源部部長Jennifer Granholm稱聚變能源是清潔能源的“圣杯”，有可能在不釋放任何溫室氣體的情況下提供幾乎無限的能源，也不會像核裂變那樣的持久放射性廢物。

有一大群新的年輕科學家從事核聚變研究工作。島田說，“如果你和這些年輕人交談，他們相信核聚變會成功的。他們有非常積極、樂觀的心態(tài)”。島田和他的團隊現(xiàn)在正在研究氚的管理，氚是許多聚變初創(chuàng)企業(yè)正在熱衷研究的燃料，希望成為聚變行業(yè)的基礎(chǔ)。

核聚變行業(yè)協(xié)會首席執(zhí)行官Andrew Holland告訴CNBC：“作為政府核聚變商業(yè)化的大膽愿景的一部分，氚處理和生產(chǎn)將是他們科學研究的關(guān)鍵。”

當兩個較輕的原子核被推在一起形成一個較重的原子核，可釋放大量能量時，就是核聚變反應。太陽就是這樣產(chǎn)生能量的，但控制地球上的聚變反應是一個復雜而微妙的過程。在許多情況下，聚變反應的燃料是氘和氚，它們都是氫的形式，是宇宙中最豐富的元素。氘非常常見，可以在海水中找到。如果在地球上大規(guī)模實現(xiàn)聚變，一加侖海水將有足夠的氘來制造多達300加侖的汽油。

然而，氚在地球上并不常見，必須人工生產(chǎn)。島田和他的研究團隊在愛達荷州愛達荷瀑布以西55英里處有一個小型氚實驗室，在那里研究如何生產(chǎn)同位素。目前美國使用的大部分氚來自加拿大國家核實驗室。島田說，“但我們真的不能依賴這些供應，我們必須在運行聚變反應堆時制造氚。有足夠的氚來支持試點聚變項目和研究，但將其商業(yè)化需要數(shù)百座反應堆。這就是為什么我們現(xiàn)在必須投資于氚燃料循環(huán)技術(shù)來制造和回收氚。

氚具有放射性，但與核裂變反應堆的燃料不同，氚的放射性衰變采取弱β發(fā)射體的形式。這種類型的輻射可以被幾厘米的水所阻擋。氚的半衰期或半衰期或半放射性物質(zhì)衰變所需的時間約為12年，當它衰變時，釋放的產(chǎn)品是氦，而氦不具放射性。相比之下，核裂變反應將鈾分裂成碘、銫、鍶、氙和鋇等元素，這些元素本身具有放射性，半衰期從幾天到數(shù)萬年不等。

要發(fā)生聚變反應，必須將燃料源加熱成等離子體，即物質(zhì)的第四種狀態(tài)。島田說，這些反應發(fā)生在異常高的溫度下，高達1億度，這可能會影響氚進入容納等離子體的材料的數(shù)量和速度。

大多數(shù)聚變反應容器由一種特殊的不銹鋼制成，內(nèi)部有一層薄薄的鎢，選擇鎢是因為它在元素周期表中所有元素中的氚溶解度最低。雖然愛達荷州國家實驗室正在研究氚的特性，為蓬勃發(fā)展的核聚變行業(yè)制定安全標準，但其核廢料的問題比今天的核裂變反應堆小得多。40多年來，美國聯(lián)邦政府一直在研究如何建立一個基于裂變的廢物的永久存儲庫，但尚未找到解決方案。但核聚變不會產(chǎn)生任何長壽命的放射性核廢料，這是聚變反應堆相對于裂變反應堆的優(yōu)勢之一。