马婷婷 2002年03月18日 20:51
对话院士：杨立铭 理论物理学家，1991年当选为中国科学院院士。长期从事原子核物理的研究，为我国核理论及其队伍的形成和发展做出了重要贡献。
提问者：马婷婷
问：美国《科学》杂志近日发表的一篇论文称，美俄科学家在相当于三个咖啡杯大小的小烧杯里观测到了核聚变反应发生的迹象。实验结果一旦被证实，则意味着人类可能找到了一种生产核能的简易方法，从而为解决能源危机提供全新的方案。您是如何看待这个问题的？
杨立铭：这个消息我也看到了，但是媒体上公布的只是一个简单的消息，而关于这个实验的细节我并不清楚，因而还不能做出客观的评价。可以这样说，冷核聚变在未来具有很可观的发展前景。从理论上讲，这种现象是完全可能的，但是它不是一个简单的化学反应，不是两个氘放在一起就能产生核聚变，这要看它处于什么样的条件，而且还有一个几率的问题。
问：据我们所知，美俄两国科学家在宣称已经发现了这个现象后，同一个实验室的另外一些科学家很快又做了相同的实验想去证实，但是却失败了，这里是不是就是您所讲的“几率”的问题？
杨立铭：不是这样的。就个别核子来说，它们之间发生冷聚变的几率是很小的，只可能在某些特殊的条件下发生。也许这次发现了，下次在同样条件下又观察不到了，这都是有可能的。但就整体来说，一个物理实验的结果应该是可以重复的。在理论上，把相应的核放在一起就有可能产生核反应，但是有它的条件，取决于它周围的电子数、介子数及真空凝聚等。作为一个复杂的多体系，要发生反应并不简单，而我们现在的工作就是要创造条件、创造环境来实现。这样的实验工作量十分大，但是是可以做到的。我们国家现在还没有这样的发现，但是对其基本理论是有所了解的。
问：我们知道，核能包括裂变能和聚变能两种主要形式。其中已经用于民用并实现商业化的主要是裂变能，裂变能和聚变能有什么不一样的吗？它们各自都有哪些方面的优势？
杨立铭：顾名思义，裂变的过程是将较重的原子核裂变为较轻的原子核，而聚变的过程则是将较轻的原子核通过加速聚合成较重的原子核，这两种过程都会释放出巨大的能量。在我们目前的研究水平上，裂变是很容易发生的，铀235在天然条件下就能够自发地进行裂变。而聚变则不一样，氢原子核带有正电荷，它们之间相互排斥，难以实现聚变，现在所使用的方法就是用加速器使其运动加快，它们之间的距离可能缩短，从而发生核反应，释放出巨大的能量。裂变所需要的条件不是很高，而聚变需要高温，科学家们现在正在研究的在常温下实现的冷核聚变更不是轻易能发生的。
问：人类现在已经实现了利用核的裂变能来为人类服务，为什么聚变能还没有实现商业化呢？
杨立铭：确实，裂变能目前已经实现了商业化，世界各地核电厂采用的都是这种方式。但是，裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生核废料，从而限制了裂变能的发展。自然界中最容易实现的核聚变是氢同位素之间的聚变，而且其反应产物是无放射性污染的氦。另外，由于核聚变需要极高温度，一旦某个环节出现问题，燃料温度下降，聚变反应就会自动中止，与裂变能相比有很多优势。但是，就如前面所讲的，聚变产生需要的条件很高，目前我们还没有掌握这方面的商业化技术。
问：但是，我们知道人类并不是没有利用到聚变能，氢弹不就是大规模的核聚变吗，既然我们能够制造氢弹，为什么不能让它为人类服务呢？
杨立铭：理由很简单，因为氢弹的制造环境和民用的聚变能利用环境是截然不同的，而且目前的技术还没有达到创造一种让聚变能产生反应并能有效控制的环境。此外，氢弹的爆炸是用另外的爆炸来引导的，这样的方法不能用于解决能源问题上来。我们必须找到一种方法，使它创造出一种可以让聚变能发生反应的环境和条件，聚变能才能发挥它的能量，我们才能谈到利用聚变能。到现在为止，人类的技术还没有达到控制聚变能的程度，现在能做的只有在小范围里面对聚变能进行控制。虽然这些在理论上都是可行的，但还需要经过多方面的实验来证实。
问：我们国家在研究聚变能上有自己的优势，不知道现在在哪些方面还落后于发达国家，又是什么原因造成的呢？
杨立铭：我国早已研制出氢弹，对聚变能的研究也有一些积累，我国核能科学家在国际学术界有一定的发言权，这表明我国对核能研究的成就是不可忽视的。我国长期积累下来的对核聚变理论的研究在不断更新和进步，有处于国际先进水平的地方，当然也有落后于人的地方，在应用研究上大家都面对相同的难题。当然，我国和发达国家还是存在着差距，这些差距主要表现在实验成果的积累上。但我国在这个领域的研究相对发达国家而言，还是有一些领先的地方，有一些目前很尖端的东西我们已经可以完全做到，而且还有许多专家还继续在积累相关的经验和资料。
问：我国在今后的聚变能研究上会做哪些方面的探索呢？您能不能给我们描绘一下，在聚变能的技术难题被攻克以后，我们将在哪些方面受益？
杨立铭：我国今后在聚变能的研究上将从多途径和从不同的角度去探索各种办法去解决一些还没有解决的问题。我国在这个领域的研究条件还不是太完善，对于冷聚变等方面的研究条件还很薄弱。攻克这一难题以后，首先解决的是能源危机和环境污染的问题，这对人类而言将是巨大的贡献。目前我们利用的能源中，除了水力发电和小规模的风力发电是利用环保能源以外，其余的绝大部分是可消耗尽且在使用中还会造成污染的能源，如火力发电使用的煤。但是，如果我们找到了一种安全使用聚变能的方法，由于聚变能是一种洁净的能源，对人类社会将会有很大的好处。至于怎样实现这样的一个目标，和平安全使用聚变能，还有待科学界的进一步探索。
