其他人也不慢,很快明白了吴大猷的意思。
吴大猷又问:&ldo;教授,那产生的能量如何释放出来被人们使用呢?&rdo;
杨正午指着那个装置后面一个汽轮机组说道:&ldo;氚的原子核和氘的原子核以极大的速度,赤裸裸地发生碰撞,结合成1个氦原子核,并放出1个中子和176兆电子伏特能量。这个过程,你们应该在书上看到了,计算方程也有详细说明。
这些放出来的能量怎么办?
反应堆经过一段时间运行,内部反应体已经不需要外来能源的加热,核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要将氦原子核和中子及时排除出反应堆,并及时将新的氚和氘的混合气输入到反应堆内,核聚变就能持续下去;核聚变产生的能量一小部分留在反应体内,维持链式反应,剩余大部分的能量可以通过热交换装置输出到反应堆外,驱动汽轮机发电。这就是热核聚变的可控原理。&rdo;
吴大猷接着问道:&ldo;教授,据我所知,在地球上获得足够的氘和氚元素并不容易,那么这样的装置有意义吗?&rdo;
杨正午说道:&ldo;这个问题问的好!自然界中要获得氘难度不大,海水中就有足够的氘,只要富集、电解和精馏之后,可以获得足够的氘原料,但是我们发现氘-氘反应太猛烈了,他只能成为武器的原料,目前的技术做不到商业使用。但是我们发现氘-氚反应,比氘-氘反应温柔的多,点火温度也比氘-氘反应来的低,以现在的技术可以实现可控反应。所以,关键问题是氚哪里来?氚半衰期只有1226年,地球上没有这种元素。怎么办?
目前有两种方案有商业利用价值。一种方案就是利用锂-6和锂-7,在被中子轰击之后,就会裂变,他们的产物都是氚和氦,在聚变反应堆内,氚和氘反应后,除了形成一个氦原子核之外,还有一个多余的中子,并且能量很高。我们只需要在核聚变的反应体之内保持一定比例的锂原子核浓度,那么核聚变产生的中子就会轰击锂核,促使锂核裂变,产生一个新的氚,这个氚则继续参与氚-氘反应,继而产生新的中子,链式反应形成了。所以,理论上我们只需要给反应体提供两种原料:氘和锂,就能实现氘-氚反应,并且维持它的进行。
另外一种方案就是,直接在月球上采集氦3。在月球表面有大量被太阳风吹过来的氦3,用氦3也可以代替氚作为核聚变燃料发电,氦3是稳定的核素,很安全,氘与氦3反应后释放出来的是质子,有利于安全防护和控制,可大大降低危险性。&rdo;
吴大猷眼睛一脸,接着疑惑的问道:&ldo;教授,第一种方案好像会产生难以想象的热量,能控制住吗?用氦3作为原料,反应速度会慢很多,不用考虑超高温的问题,倒是非常不错的想法,按您所说,这东西在月球,对我们来说有意义吗?&rdo;
杨正午神秘的一笑,没有解答这个问题。继续带着他们向前面参观。
一一三、核工程(二)
更新时间2012-6-309:10:03字数:4321
地下核物理实验室,不仅仅只是核物理研究,而是涉及整个核工程的各个方面。包括核工程、核反应堆、工程力学、工程流体力学、机械设计、核化学、核安全、核浓缩技术、激光技术等诸多领域。
很多区块还没有研究人员进入。
杨正午沿着中央通勤通道把两边的各个实验室介绍给他们。结束的时候,对那些已经两眼发光的教授们说道:&ldo;考虑的怎样?我这里的职位完全向大家敞开。&rdo;
吴大猷眉开眼笑的说道:&ldo;教授,这还用问吗?你就说我们什么时候上班?&rdo;
其他的教授也早已手脚痒痒,纷纷等着杨正午的安排。
杨正午说道:&ldo;那就明天,我今天让工作人员给你们配齐工作站。明天开始我们的第一个工作是激光铀浓缩技术的验证。出去的时候,我给大家准备了该实验的相关技术原理说明书。&rdo;
激光技术、核技术这些代表那个时代最先进的科学,在特区的技术体系中仅仅是入门,花费几代人才成熟的激光技术和核技术作为人类共同的文明成果被特区唯一继承,吴大猷这些教授,他们一步跨过了几十年,站到了同时代物理学研究的最高峰,某种意义上说,这些教授研读完基础理论科学之后,理论水平已经非常接近航母核技术官员。不过,这些人的科学潜质则远远超过了那些核技术人员。
特区核工程实验室有了这批教授的参与,研究进度突飞猛进。
就以激光铀浓缩技术为例,穿越之前这项技术还掌握在美国手中。美国政府把他列为绝密,以这个技术发展起来的一家秘密核浓缩工厂。比传统意义中的气体扩散法和气体离心法效率提高了几百倍,一家规模中等的激光铀浓缩工厂,能够同时满足一百多家的核电厂浓缩铀的需求。核电技术成本大幅度的降低,真正实现了核电成本大幅度低于水电和火电的成本。
这个技术,在穿越之前,国内的原子核研究所也仅仅知道原理,很多细节和技术工艺都处于研究阶段,当时,杨正午院士也是这个项目的主要负责人之一。所以,对这个技术有足够的认识。
这次召集教授们重启这个项目,是因为特区目前的电力产能不足以使用气体扩散法浓缩铀,而使用离心机则在时间上来不及,按现在的工业技术水平,离心机铀浓缩工厂将是一个庞大的工程,特区为过渡技术投入这么大的时间和人力显著不合算。
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