充氘（氢）凝聚相异常现象的实验和理论探索

由于在满吸收氘（氢）固体中产生异常发热的现象和理论模型与目前科学的常理相悖，且实验结果重现性差，科技界主流对此长期持怀疑和反对态度。虽然从事此研究的失败风险高且不确定因素很多，但一旦有所突破，将对解决全球能源问题具有革命性意义，故属于重大非共识性项目。我们建议基金委组织多学科专家共同研究，对研究对象和体系进行周密设计和严谨求证。项目将从材料制备、触发条件、产物表征、理论分析等四个方面开展研究。所探讨的基本问题包括：凝聚相是否可能促进异常发热现象乃至核反应发生；如何构建和表征充氘（氢）的凝聚相结构并采用外源触发其瞬间剧烈变化；如何发展相关的模型和理论；可否将充氘（氢）纳米粒子体系应用于激光惯性约束核聚变研究，即探讨在比热核聚变超高温等离子体点火条件更温和的情况下便可实现聚变反应的可能性；如何制备和表征凝聚相内部的特殊反应'活性位'和非平衡过程等。

充氘（氢）凝聚相中的异常现象（也称凝聚态核科学(Condensed Matter Nuclear Science)或冷聚变（Cold Fusion））是学术界既充满争议也充满挑战的课题，虽然从事此研究的失败风险高且不确定因素很多，但一旦有所突破，将对解决全球能源问题具有革命性意义。本项目的四个单位明确分工并相互合作，针对固/气或固/液体系，从材料制备、触发体系、产物表征和理论分析等四个方面开展研究，取得以下进展。.在触发体系方面：以电流、温度、等离子体、压力等多种触发条件为基础，分别设计8套氘钯气相实验系统、9套镍氢气相实验系统、6套电解实验装置，并尝试了与激光热核聚变体系的结合。在产物表征方面：设计建造了3台大体积高功率量热计和1台高温高压量热计，搭建了1套高分辨质谱仪，自制了1台高功率密度激光溅射电离飞行时间质谱仪。大体积高功率量热计的测量上限在室温附近达到1.5 kW，测量精度可达0.5%，是世界上测量体积和热功率范围同时最大的热导式量热计。飞行时间质谱仪对金属元素的检测限达106～107 g/g，非金属元素的达105～106 g/g，惰性元素的达104～105 g/g。.在实验中观察到的现象包括：1）氘钯气相系统中观察到自振荡异常发热现象，在放电触发时钯氘共沉积处在温升到达115 ℃以后多次出现局部温度异常骤升，最大增幅约20 ℃左右；以波长532 nm脉冲激光触发含氘钯丝时，得到的过热量级为103 eV/atom D，并观察到少量Ag、Ca等新元素的产生。2）在镍氢气相体系中，放电触发曾观察到约24 W的超热现象，个别实验还出现滞后发热现象；在高温触发体系中，尝试了各种镍合金材料的触发实验，部分产物中观察到了锂同位素丰度变化的现象。3）在电解实验中，用30个不同来源的样品进行了155轮测试，深入研究和总结了各实验参数对充氘（氢）凝聚相异常现象的影响，其中在恒温室中以激光触发钯包金纳米压片阴极曾观察到滞后发热现象；以预处理后的钯片为阴极，电解触发后经EDS分析发现钯阴极中出现异常Ag元素。但以上实验结果重现性差，还需要更加详细和深入的研究验证。在理论模型和分析方面：将选择性共振隧穿模型进一步推广应用到8大轻核热聚变截面，用热聚变实验数据确认了此模型的正确性；针对镍氢体系，提出吸氢金属内轨道电子俘获的共振隧穿模型和受激声子发射辅助辐射俘获模型。