化肥等离子体研究所的李建刚院士、徐国盛博士,还有西南核能研究所的几个院士,都在现场小声的讨论着。
“修远,你认为成功率有多少?”李建刚院士谨慎的问道。
黄修远解释道:“只要阳电子的密度足够大,就算是高能快中子,也无法逃出这五指山,关键是代价问题。”
“那倒也是,如果输出功率小于输入功率,那就得不偿失了。”李院士点了点头,接着说道:“不过总是要尝试一下。”
面积达到4万平方米的实验室,布置了两台多重尾场加速器、一台8字型的磁场束缚器、一台中子源发生器,以及其他各种辅助设备。
“各就各位,实验开始。”
一声令下,各个设备有条不紊的启动。
尾场加速在真空腔中不断制造阳电子,然后这些阳电子被静电场送入8字型磁场束缚器中。
随着时间推移,磁场束缚器中的真空管内,布满了密集的阳电子,而且这种阳电子在强磁场的加速下,以极快的速度,在真空管内流动着。
“报告,阳电子密度和速度到底预定数值。”
“开始准备发射中子,能级1。”
“收到。”
很快中子源发生器中,一股能级相当于普通裂变堆快中子的中子流,冲入充满阳电子电浆的真空管中。
刹那间,中子流被密集的阳电子淹没。
在中子源发生器的周围,那密布的探测器,却没有推出的中子信号。
黄修远盯着数据,时间一分一秒过去,中子源发生器源源不断发射着快中子,周围没有检测到一丝中子信号。
而真空管底部的偏滤器,却开始分离出一些氕,显然是被转化出来的质子,相互组合形成了氕。
“暂停实验。”
整套系统停下来检查。
而观摩区内,一众专家学者也兴奋地讨论起来。
看完第一次实验数据后,李院士面露喜色的说道:“修远,看来你的想法成功率非常高。”
“最后结果没有出来之前,我也不敢打包票。”黄修远并没有太得意忘形,毕竟现在测试的中子能级,只有核聚变快中子的1/14左右。
或许有人会想,为什么不干脆用正负电子湮灭,制造反物质能量反应堆。
这个想法要实现,前提是可以高效低能耗的制造阳电子,问题是现在阳电子和负电子湮灭产生的能量,是生产阳电子能量的43%左右。
如果加上湮灭化的能量再转换,这笔买卖要亏到姥姥家去了。
这相当于拿10块钱的电,制造了3块钱的电,直接血亏7块钱。
非常有天然的阳电子源,比如太阳,才有可能保证不亏本,不然还是乖乖的搞可控核聚变吧!
“大发现!”徐国盛边走边说。
李院士站了起来:“发现什么了?”
徐国盛解释道:“偏滤器搜集到的氕原子,蕴含着非常高的能量,比中子源发生器发射出来的中子能级,还稍微高了一些。”
黄修远瞬间就反应过来了:“应该是阳电子和中子结合后,两者的能量融合到了一起,而真空管内部无法转移热量,只能在偏滤器中释放热量。”
“看来阳电子阻隔层,不仅仅可以阻隔中子,还可以将中子的热量利用起来。”
众人讨论了五个多小时。
很快设备检查完成了,便开始第二次实验,快中子的能级再次被提高了一倍。
这一次同样没有出现中子穿透。
整整一个星期,平均每天两次的实验,一步步将中子能级,从一开始的裂变快中子,提升到聚变快中子,能量密度提升了14倍。
在11倍附近,阳电子阻隔层就出现了少量的穿透,大概在3~6%左右。
而到了14倍附近,阳电子阻隔层出现了24~48%左右的穿透。
但是黄修远却没有感到沮丧,因为这完全可以通过加大阳电子流的厚度,提高阻隔效率。
实验到这里,其实已经可以宣告中子照射问题的解决了。
第五百零三章 难题
巴中市的核聚变研究基地内。
黄修远和李建刚院士十几个核聚变领域的顶尖学者,讨论着阳电子阻隔系统的事情。
会议室内的投影幕布上,是托卡马克装置的三维立体模型,以及阳电子阻隔系统的设计草图。
徐国盛博士看着眼前的两个系统,指着一行数据说道:“通过计算,只需要将阳电子速度再提升到27万公里每秒,或者将阳电子密度再提升一倍,就可以完全阻隔高能快中子。”
很多人的常识中,电的速度是非常快的,通常将电的速度等同于光速,但实际上这里说的速度,其实的电场速度。
真正的电子移动速度,叫电子漂移速度,在没有其他外力加速度情况下,其真空速度在2.7万公里每秒左右。
而正负电子对撞机中,电子速度可以被加速到29.999万公里每秒,无限接近光速。
让阳电子在真空管中,实现27万公里每秒的速度,难度并没有太大。
目前的原型机中,速度都可以达到13.2万公里每秒。
加大速度,就为了变相提升阳电子和中子的碰撞概率,保证将所有的中子都转变成为质子。
如果不提升速度,那只能加大阳电子的密度,或者扩大阳电子流的厚度。
“这个问题不大,有多种方案可以解决。”李建刚院士说完,露出一丝苦恼:“现在的关键问题,是如何将阳电子阻隔系统整合到托卡马克装置中,这两套系统有些难以整合呀!”
黄修远也发现了这个问题:“李院士说的问题非常关键,本身托卡马克装置就有环型磁场,而阳电子阻隔系统也需要一个强磁场,两者很难复合在一个系统内。”
李院士无奈的说道:“而且还有一个问题,托卡马克装置的核聚变反应区域,就在环型真空管内部,而阳电子阻隔系统外部是一层超导线圈,也就是说中子要进入阳电子阻隔区域之前,必须先经过超导线圈。”
这两个问题,成为阻扰工程设计的关键,超导线圈的磁场,是束缚阳电子流的必要设备,但是大量中子流的经过,必定会很快摧毁超导线圈,进而导致阳电子流失控。
一会之后,徐国盛说了自己的看法:“这个问题,除非将阳电子流塞入核聚变等离子体中,可这样做,我们不确定会不会产生其他的反应。”
“如果阳电子和等离子体一起注入,那核反应材料很快会被电离,变成等离子体。”西南核能所的张院士说道。
这个情况,其实就是核反应材料的负电子,被阳电子湮灭了,让核原料直接变成等离子体,可以加速核反应的进度。
唯一的问题,是核聚变反应会不会被密集的阳电子干扰。
众人沉思起来,黄修远也打开笔记本,在上面不时计算着一些核反应参数。
现在所有人都陷入了苦思冥想中。
核反应中的中子,是不能完全消除的,核聚变反应会因为不足燃料问题,导致停机。
目前的核聚变反应中,设计的反应原材料,是氘氚反应(DT反应)。
氘元素还好,在蓝星的丰度非常高,可以通过重水大量提炼;但氚元素在蓝星自然界中的丰度非常低,比氦3好不到哪里去。
因此核聚变反应堆中,必须考虑氚自持,即通过中子轰击锂6获得氚,让氚进入核聚变循环中。
只是根据理论数据的计算,目前就算是采用中子轰击锂6,让反应获得氚补充,其消耗和自补给之间的比例,只能达到1.05:1。
别看只有0.05的差别,一旦核聚变反应开始,如果没有外界补给氚元素,系统内部的氚元素很快就会消耗殆尽。
而氚元素一千克要2亿华元,全球每年的氚元素总产量才几千克,一旦核聚变大规模投入使用,一年至少要几百千克的氚元素。
巧妇难为无米之炊,就是眼前的困境。
氦3也是蓝星的丰度问题,导致不实用。
就算是现在开始在月球建立基地,要从月壤中大规模提炼氦3,难度同样非常大。
可控核聚变的难题,真是一个接着一个,解决了一个,又起来一个,让众人头疼不已。
阳电子阻隔系统和托卡马克装置不兼容,而氘氚反应中的氚元素难以自持,还有其他一系列问题,堪称研究者的发际线天敌。