前言

一篇于2025年8月發表在《Nature》期刊上的重磅研究，由加拿大不列顛哥倫比亞大學（UBC）Curtis P. Berlinguette教授領導的跨學科團隊完成，首次在實驗上證實：通過電化學方法向鈀金屬靶中加載氘，可顯著提升氘氘（DD）核聚變反應速率。這項研究不僅重現了歷史上備受爭議的“冷核聚變”實驗的部分設想，更以嚴謹的核信號檢測（中子計數）為其提供了可靠的科學驗證。

研究內容

研究團隊設計并建造了一臺名為“雷鳥反應堆（Thunderbird Reactor）”的桌上型粒子加速裝置，該裝置集成了等離子體浸沒離子注入（PIII）技術和電化學電池，能夠在真空與液態電解液雙環境下同時對鈀靶進行氘加載。?

1. 第一階段（僅離子注入）：通過等離子體將氘離子加速至30keV轟擊鈀靶，成功誘發DD聚變，中子產率穩定在約130–140n/s。

2. 第二階段（疊加電化學加載）：在持續離子轟擊的同時，啟動電化學系統，從重水（D?O）中電解出氘并注入鈀靶，中子產率進一步提升了約15%。

研究意義

?1.科學層面：首次實證"化學調控核反應"

這項研究首次以無可爭議的核信號（中子）證明，eV尺度的電化學過程能調控MeV尺度的核聚變反應，打破了"化學與核物理尺度割裂"的傳統認知，為理解低能核反應中的"電子屏蔽效應"等基礎問題提供了實驗依據。?

?2.技術層面：臺式聚變的可行性探索

與動輒耗資數十億的大型聚變裝置不同，Thunderbird Reactor體積僅120×80×70cm3，可在普通實驗室運行，為低成本、小規模聚變研究提供了可復制的平臺。其核心思路——通過固態晶格提高燃料密度，也為突破傳統聚變約束模式提供了新方向。?

?3.未來潛力：從基礎研究到能量應用

雖然目前反應堆輸出能量僅約10??W，遠未達到凈能量增益，但團隊指出，通過優化材料（如使用氘負載能力更強的鈮、鈦）、提升等離子體密度或利用量子相干效應，有望進一步提升聚變效率。這項研究為"固態約束聚變"開辟了新賽道，也讓人類在可控核聚變的漫長征途上，又邁出了充滿希望的一步。

展望未來

這項研究不僅是對1989年“冷核聚變”爭議的一次科學回應，更是向可控核聚變探索道路上邁出的重要一步。雖然離實用化能源裝置仍有距離，但它為我們打開了一扇新窗：也許未來的清潔能源，真的可以從一張實驗桌上開始。

圖1：雷鳥反應堆

圖2：中子診斷與甄別

圖3：雷鳥反應堆中的中子產率

擴展數據圖1：金屬靶晶格內發生核聚變的實驗證實

擴展數據圖2：使用H?O溶液對中子產率的影響

擴展數據圖3：電化學加載循環的原位XRD實驗

擴展數據圖4：Pd靶原位XRD圖譜隨電化學加載時間變化的3D透視圖

擴展數據圖5：天然脫氣周期的原位XRD實驗

擴展數據圖6：真空循環的原位XRD實驗

擴展數據圖7：電化學電池功率循環效應

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