何时能够制造出类似钢铁侠小型核聚变装置？

能源是我们生存和发展的基础，我们似乎从各种来源获得能源--煤、石油、天然气、水电、风能、太阳能、核能等等。-但最终，除了核能之外，我们需要的所有能源都来自太阳，包括我们从食物中获得的能量。平均而言，地球每秒钟从太阳获得约1.73×10^17瓦的辐射能量，一年中太阳提供给地球的能量之和约为人类迄今发现的化石燃料和铀等不可再生资源产生的总能量的两倍，而事实上，地球只获得太阳总能量的20亿分之1。

太阳如此强大的能量实际上来自于其核心的核聚变反应，为此，受控核聚变已成为人类梦想的终极能源。尽管人类在这一领域的研究仍处于起步阶段，但在一些科幻作品中已经开发出可控核聚变装置，其中最具代表性的应该是钢铁侠。众所周知，钢铁侠拥有一个小型核聚变装置，目测直径不超过10厘米，根据其描述，该装置每秒能够产生高达30亿焦耳的能量，从而为钢铁侠的神奇力量奠定了坚实的基础。人类何时才能建造出像钢铁侠那样的小型核聚变装置？人类何时能够建造像钢铁侠那样的小型核聚变装置？似乎我们可能会认为，当我们目前正在研究的可控核聚变装置的技术已经成熟，然后小型化，我们将能够建造像钢铁侠一样的小型核聚变装置，但事实并非如此。

原因就在这里。核聚变的原理非常简单：就是找到一种方法来捏住较轻的原子核，并将其变成较重的原子核（在此过程中，少量的质量直接转化为能量）。毕竟，我们没有可以挤压原子核的手，当然，太阳也没有。答案是：高温和高压，这使得原子核的动能更高，高压使得原子核的密度更大，当达到一定程度时，可以触发核聚变。目前正在研究的受控核聚变装置使用了太阳中的这种相同机制。当该装置运行时，其中的等离子体可以达到数亿摄氏度的温度，太高了，任何已知的材料都无法支持，所以它只能被强大的磁场束缚，这需要超导材料，而超导材料又需要超低温度。

(ITER托卡马克核聚变反应堆的照片)同时保持装置内部的超高温和外部的超低温的困难，使得该装置非常大，不可能缩小到像钢铁侠那样的小型聚变装置，直径不超过10厘米。换句话说，钢铁侠的小型核聚变装置只能在室温（或不太热）下引发核聚变，这也被称为冷核聚变。例如，南安普顿大学化学教授马丁-弗莱施曼和犹他大学化学系主任斯坦利-庞斯在1989年公开表示，他们在使用金属钯电解重水的实验中观察到了冷聚变现象。

46号元素钯（Pd）的原子晶格的基本结构是金属性的，弗莱什曼和庞斯认为，在用钯电解重水的过程中，重水电解产生的氘会在电流的驱动下大量挤进金属钯的原子晶格中，从而发生核聚变反应。不幸的是，在随后的无数次重复实验中都没有观察到明确的冷聚变，因此弗莱施曼和庞斯的工作没有被科学界接受。此后，人们提出了各种冷聚变的理论，如在富氢环境中加热金属粉末，用脉冲放电在氘气中产生等离子体，然后轰击钯电极等。

尽管在实验中偶尔会出现冷核聚变的说法，但一直没有令人信服的证据。简而言之，没有办法实现冷核聚变，而我们目前正在研究的可控核聚变装置也无法大幅缩小尺寸，因此可以说，至少在可预见的未来，我们将无法建造像钢铁侠那样的小型核聚变装置，这只能存在于科幻小说中。