濃縮鋰是聚變反應堆的關鍵成分。製造它是一場有毒的噩夢，但科學家們可能已經找到了一種不毒害世界的方法。

核聚變能源有望為整個地球提供廉價而豐富的能源。科學家們在大規模實現這一目標方面取得了驚人的進展，但仍有許多問題阻礙著它的發展。其中之一是燃料的生產，這需要大量的富集鋰。富集鋰一直是一場環境災難，但德克薩斯州的研究人員相信，他們已經找到了一種既便宜又大規模的方法，而且不會對世界造成污染。

德克薩斯農工大學的一組研究人員在研究一種清潔石油和天然氣開採過程中污染的地下水的方法時，偶然發現了這種新方法。這項研究剛剛發表在科學雜誌《化學》上，標題為“基於一維隧道結構V2O5中選擇性插入的電化學6-鋰同位素富集”。

這項研究對核聚變的影響可能是巨大的。“核聚變是太陽等恆星發射能量的主要來源，”麻省理工學院和德克薩斯農工大學的教授兼研究員、該論文的作者之一薩巴吉特·班納吉（Sarbajit Banerjee）告訴媒體。在地球上而不是太空中進行核聚變最簡單的方法是使用氚和氘同位素。氚是一種稀有的放射性物質，所以反應爐目前根據需要“培育”它來產生能量。

他們用中子轟擊鋰同位素來繁殖氚。地球上大部分的鋰，超過90%是鋰-7。用超稀有的鋰-6來培育氚的效率更高。班納吉說：“當使用最常見的鋰同位素鋰-7時，氚的生產效率遠低於鋰-6。因此，現代反應堆設計基於必須從天然鋰中專門提取的富含鋰-6同位素的繁殖毯。”

你可以把天然豐富的鋰同位素混合物變成鋰-6，“富集”它，但這個過程是一個有毒的噩夢。巴納吉說：“從1955年到1963年，美國在田納西州橡樹嶺國家實驗室的Y12工廠生產了用於熱核武器的鋰-6，利用了鋰-6和鋰-7同位素在液態汞中的溶解度的微小差異。”“事情進展得不太順利。”

他說：“大約330噸汞被排放到水道中，出於對環境的考慮，這個過程於1963年被關閉。”汞是一種難以清除的有毒夢魘物質。60年後的今天，從自然豐富的混合物中提取鋰-6的過程中產生的重金屬仍在毒害田納西州。清理環境災難的殘餘物是橡樹嶺國家實驗室目前的一項主要工作。

在另一個專案中，德克薩斯農工大學的研究小組開發了一種名為“zeta-V2O5”的化合物，用於凈化地下水。當水通過這層膜時，發生了一些奇怪的事情：它真的很擅長隔離鋰-6。研究小組決定看看能否從不含汞的鋰同位素混合物中獲得鋰-6。

它奏效了。

班納吉說：“我們的方法利用了鋰離子電池和海水淡化技術的基本工作原理。”“我們將流動水流中的鋰離子插入zeta-V2 O 5的一維隧道中 …… 我們的選擇性鋰海綿對鋰-6比鋰-7有微妙但重要的偏好，這提供了一個更安全的過程，以同位素選擇性從水中提取鋰。”

班納吉說，這可能會導致核聚變發電機燃料開發方式的巨大變化。它也不需要對現有的反應堆進行大規模的重新設計。“我們的工作概述了克服核聚變關鍵供應鏈問題的途徑。然而，需要明確的是，我們並沒有重新設計實際的反應堆 —— 托卡馬克或仿星器 —— 儘管最近人們對等離子體物理學的新創新和設計感到非常興奮。”

很多人都寄希望於核聚變是通往廉價和豐富能源的道路。這些年，我們總是能聽到讓夢想成真的突破“指日可待”。這是一種不斷重複的說法，已經變成了一個笑話。就在去年，《原子科學家公報》提出，核聚變是否可能“永遠是未來的能源”。

但班納吉充滿希望。他說：“儘管面臨著難以置信的挑戰，但核聚變是一個不容放棄的巨大目標。”“變革潛力已經很明顯，但在工程設計，極端環境的材料科學以及對等離子體過程複雜性的理解方面存在重大差距，這隻是列舉了一些差距。全球競爭日益激烈，私人和公共部門投資數十億美元 —— 儘管還不是迫在眉睫，但在大約二三十年後，有希望實現聚變能源的跡象。”