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據悉，澳大利亞公司“HB11”正從一個全新的角度接近核聚變，使用高功率、高精度的激光而不是1億攝氏度的溫度來啟動反應。它的首次演示產生了比預期多10倍的聚變反應，該公司表示，它現在是“到目前為止唯一實現聚變的商業實體”，使其成為“清潔能源這一圣杯商業化競賽中的全球領跑者”。

上圖：澳大利亞公司HB11表示，它正在順利實現核聚變能源的生產，無需放射性燃料或超高溫。

澳大利亞公司HB11的氫硼激光聚變創新，到底與該領域的其他公司有什么不同呢？為了使原子聚合到一起，形成一種新的元素，你需要克服將兩個帶正電的原子核推開的強大排斥力。這就像在太空中向對方投擲強力磁鐵，并希望把兩個N極撞在一起，而不是讓它們互相擋道。

太陽之所以能做到這一點，是因為太陽核心的等離子體中有大量的氫原子，等離子體的溫度高達數千萬度。熱是動能的一種度量 —— 一組原子或分子移動或振動的速度。在這樣的溫度下，氫原子運動得如此之快以至于它們相互碰撞并融合，釋放出了能使地球變暖的能量。

目前，大多數聚變反應堆設計的目標就是復制這些條件，通過磁力將氫原子限制在等離子體中，然后使用回旋加速器和其他專用設備來創造小范圍的瘋狂溫度 —— 超過 1 億攝氏度（1.8 億華氏度）。在這個范圍內里，他們希望原子核之間能夠產生足夠多的隨機碰撞，從而產生連鎖反應。這是幾十年來主導聚變研究的數十億美元仿星器和托卡馬克項目的基本理念。

上圖：HB11的聚變過程是精確的，而不是希望產生隨機原子碰撞的超高溫產物。

而HB11公司采用了一種更接近斯諾克擊球的不同方法。它不需要大量的熱量，也不需要像氚這樣棘手的放射性燃料。取而代之的是，它利用了超高功率“啁啾脈沖放大”激光器的最新進展，這種激光器可以產生超過10千兆瓦的巨大、前所未有的功率水平。

HB11反應堆將是一個幾乎空無一物的金屬球體，中間是一個“中等大小”的硼燃料球，球體上的兩個小孔用于一對激光器。一個激光將被用來為等離子體建立一個磁場，另一個用于在硼樣品中大規模加速氫原子。所以，你不是在加熱物體，希望它們能以很快的速度碰撞在一起，你實際上是在把氫對準硼，并使用這些前沿激光使其運行得很快，如果它撞到原子核，它就會聚變。

氫硼聚變并不產生熱量，它只是產生了“裸露的”氦原子或阿爾法粒子，這些粒子缺少電子，因此帶正電。HB11計劃簡單地收集這些電荷來創造能量，而不需要過熱蒸汽和驅動損耗的渦輪機。沒有產生核廢料。

上圖：一種激光產生磁場來固定等離子體，另一種以超高速將氫原子射入硼樣品中。

激光觸發鏈式反應的初步實驗結果顯示，反應速率比預期高10億倍，這導致HB11公司在2020年聲稱，它“很有可能遠遠領先于其他研究小組，實現凈能量增益的目標”。

HB11董事總經理沃倫·麥肯齊博士表示：“由于我們不再試圖將燃料加熱到不可思議的高溫，所以我們正在回避所有阻礙核聚變能源發展超過半個世紀的科學挑戰。這意味著我們的發展路線圖將比其他任何融合方法更快、更便宜。”

這項發表在同行評議的《應用科學》雜志上的研究表明，HB11聲稱的是“世界上第一家私營公司進行的‘材料’數量的聚變反應，產生的聚變反應比在同一設施進行的早期實驗預期的多十倍。”

上圖：(a) 實驗裝置； (b) 湯姆遜拋物線 (TP) 快照顯示質子和較重離子的存在從目標的后表面向前加速（TNSA 加速機制），即不有助于通過 p-B 聚變產生 α 粒子。

實驗裝置編組了一個短脈沖、高能、拍瓦級激光器，調諧到大約 3 x 1019 W/cm2 的“相對論強度”。這被聚焦在一塊 0.2 毫米厚的氮化硼的表面上。將 Thompson 拋物線光譜儀置于低量程以測量質子/離子等離子體發射，等離子體離子被平行電場和磁場偏轉以記錄在成像板上。核軌道探測器用于計算通過聚變產生了多少阿爾法粒子。

研究人員表示：“這項工作中呈現的結果，利用PW級激光和“靶內”幾何結構，首次提供了p-B聚變產生有效α粒子的原理性實驗證明。測量的α粒子通量約為1010/sr，因此比之前使用相同激光參數但在“投手-捕手”中獲得的結果高一個數量級。幾何學這一成就與過去15年中報道的p–B聚變實驗進展一致，并證實了使用直接輻照方案觸發p–B聚變反應的優勢，至少在α粒子通量方面是如此。"

研究人員“粗略”估計，約1.4 x 1011α粒子是通過融合產生的，并指出，由于診斷局限性，這是“明顯低估”。他們指出，“該過程（激光到阿爾法粒子能量）的整體轉換效率仍然很低”，約為0.005%，但表示該結果“為基本機制提供了定性支持”，并為進一步研究提供了大量途徑。

總經理沃倫·麥肯齊博士在新聞稿中說：“單是聚變反應的演示就令人難以置信地激動。但除此之外，出乎意料的大量反應還為我們提供了如何優化我們的技術，以進一步增加我們可以創造的聚變能的重要信息。”

上圖：(a) 在 t = 2.8 ps (即最高強度峰值進入目標最高密度部分后的 1.2 ps) 時通過 2D PIC 模擬計算的質子密度圖; (b) t = 2.1 ps 時的質子相空間圖（質子密度以等離子體臨界密度為單位）； (c) 分別來自 PIC 和 Monte Carlo 模擬的目標正面的質子能量分布 (px > 0) 和 α 粒子能量分布； (d) 來自同一模擬運行的 α 粒子角分布。

麥肯齊博士表示：“HB11 Energy 的研究表明，其氫硼能源技術現在距離在激光催化下實現凈能量增益還有四個數量級。 這比任何其他聚變公司報告的要高出許多數量級，盡管在該領域投資了數十億美元，但其中大部分都沒有產生任何反應。結果顯示清潔能源產生的巨大潛力：氫硼反應使用燃料安全且豐富，不會在初級反應中產生中子，因此會產生微量的短壽命廢物，并且可以為基本負荷電網發電或制氫提供大規模電力。”

麥肯齊博士認為：“HB11 Energy 是迄今為止唯一實現聚變的商業實體，它現在是全球清潔能源圣杯商業化競賽的領跑者。”

另外，該公司還利用這次機會敦促澳大利亞政府提供更多的本地支持和設備 —— 特別是要求投資建設一個拍瓦級激光設施。