用核融合反應爐來生產"氚"?
氚增生緩衝層是甚麼?
因為還滿多人提到核融合所使用的"燃料"
所以還是來跟大家討論一下吧
其實，現在核融合反應爐所使用的氚元素
主要並不是取自大自然的產物
而是利用鋰金屬來核分裂出來的
利用中子射線撞擊鋰元素
就可以把鋰金屬分裂成氚元素
當然，要搞定鋰金屬並不困難
我們現在的鋰金屬開採與冶煉技術已經很成熟了
比較令人頭大的是中子射線
要產生中子射線
我們會需要一些放射物質
或是直接利用核分裂反應爐
這也是為什麼
很多人會認為核分裂跟核融合
是有共生關係的其中一個緣故
當然，不一定需要使用核分裂反應爐來產生中子射線
因為核融合反應爐本身就可以產生大量的中子
事實上，80%核融合產生的能量會轉移到中子上
中子射線是我們回收核融合能量的主要途徑
所以，理論上核融合反應爐是可以自給自足的
核融合反應爐可以自己產生中子來撞擊鋰
但是，技術上來說，我們還不能
並不是把鋰金屬丟進反應爐裡就完事了
我們會需要利用"氚增生緩衝層(Tritium breeding blanket)"
才可以有效地把鋰金屬分裂成氚與氦4
緩衝層就是之前在影片裡
我暫稱為隔熱牆的那些塊狀的東西
這些緩衝層顧名思義
就是要用來緩解中子所帶來的傷害
不讓中子射線進一步傷害反應爐本體
所以，才會有人想到
"有沒有辦法使用採用了鋰作為材料的緩衝層"
"來讓核融合反應爐自己產生氚"
當然，這個構想是可行的
但是技術上還是有一些困難
我們現在所使用的氚元素
主要還是來自核分裂反應爐
氚增生緩衝層還停留在實驗階段
我們不能使用單純的鋰金屬，必須使用鈦酸鋰
也就是Lithium titanate ( Li2TiO3 )
或是矽酸鋰lithium orthosilicate ( Li4SiO4 )
沒錯，就是電池裡面的那個
有些人可能會以為
"是不是因為中子射線不帶電荷
"
"對於中子來說，鋰金屬原子核之間的空隙很大"
"大多數的時候中子是會直接穿過鋰金屬"
"所以，我們才必須使用結構更密緻的化合物"
這個影響因素其實不大
我們會需要使用化合物
是因為化合物的鍵結力比較大
你可以把鋰想像成木板
而它周圍的共價鍵是拿木板的手
而中子射線是劈木板的空手道高手的手
如果拿木板的手不夠用力
那當中子射線劈過來的時候
鋰元素就不會被劈開，而是會往後退
這樣就不能夠把鋰給劈成氚和氦了
所以，相較與虛弱的金屬鍵
化學鍵比較適合這份工作
另外，我們還需要使用中子倍增器
也就是neutron multiplier
它的工作跟核分裂反應爐中的中子減速器很像
它會當在鋰金屬前面先承受中子撞擊
它的結構比鈦酸鋰更密集，更容易捕捉中子
在它的原子核承受中子射線之後
會變得不穩定，因而產生更多的中子射線
使用上了中子倍增器
我們就可以增加鋰與中子射線接觸的機會
而讓鋰更容易被分裂成氚與氦4
而且，分裂出來的物質也不是馬上就能利用
因為當中混有氦4跟少量的其他元素
而我們目前就是卡在這個難關
產生氚的工作不只是要"可能辦到"
而是要"有效率且成功率大的辦到"
這樣才能讓我們離商業化更近
所以，我們確實面對著氚元素稀少的問題
但是並不是大多數人想像的那樣
並不是自然界中很稀少所以有問題
而是我們還沒找到可以更有效率的生產氚的技術
而至於可以替代氚的氦3
那就是另外一回事了
因為那是屬於無中子融合的範疇
以現在托克馬克所使用的電漿拘束模式
可能無法有效的回收無中子融合產生的能量
我們會需要改採磁場反轉拘束模式
不然融合產生的正離子會一直停留在反應爐內
但是那個故事我們還是下次再講吧
我是那個誰，如果你不記得我的名子
那你八成已經說對了，我們下次再見
