2020 年,加拿大核實驗室向英國的大型聚變反應堆歐洲聯合圓環 (JET) 交付了五個鋼桶,內襯軟木以吸收衝擊。每個鼓裡面都有一個可樂罐大小的鋼瓶,裡面裝著一縷氫氣——只有 10 克,或者幾張紙的重量。

這不是普通的氫,而是它稀有的放射性同位素氚,其中兩個中子和一個質子在原子核中結合在一起。每克 30,000 美元,它幾乎和鑽石一樣珍貴,但對於聚變研究人員來說,這個價格是值得的。當氚在高溫下與其同胞氘結合時,這兩種氣體可以像太陽一樣燃燒。只要聚變科學家弄清楚如何有效地激發它,這種反應就可以提供豐富的清潔能源。

去年,加拿大的氚為 JET 的一項實驗提供了燃料,該實驗表明聚變研究正在接近一個重要的門檻:產生的能量多於反應的能量。通過達到這個盈虧平衡點的三分之一,JET 保證 ITER 是一個類似的反應堆,它是法國正在建設的 JET 的兩倍,當它在下個十年的某個時候開始使用氘和氚 (D-T) 燃燒時,將打破盈虧平衡。 “我們發現的結果與預測相符,”JET 的等離子操作專家 Fernanda Rimini 說。

但核聚變科學家們正在意識到,這一成就可能是一場代價高昂的勝利。預計 ITER 將消耗世界上大部分的氚,為隨後的反應堆留下很少的東西。

聚變倡導者經常吹噓他們的反應堆燃料便宜且豐富。這對於氘來說當然是正確的:海洋中大約每 5000 個氫原子中就有一個是氘,它的售價約為每克 13 美元。但氚的半衰期為 12.3 年,在宇宙射線轟擊的產物上層大氣中自然只有微量存在。核反應堆也產生少量,但很少有人能收穫。

大多數聚變科學家對這個問題不以為然,認為未來的反應堆可以繁殖他們需要的氚。如果反應堆壁襯有金屬,則聚變反應中釋放的高能中子可以將鋰分解成氦和氚。儘管電動汽車電池對鋰有需求,但鋰相對豐富。