第547章 二代可控核聚變技術(1/2)
所謂的可控核聚變,追溯到底其實只不過是是兩個或多個較輕的原子核聚合成一個或多個較重的原子核和其它粒子的反應。
在人類研究可控核聚變技術的漫長時間裡,其主流方向雖然是氘氚聚變,但並不代表著沒有其他的研究方向的。
氘氚、氘氦三、氦三/氦三、氘氘、氫硼.等等都是研究方向。
主流是氘氚聚變,也只是因為這條路線從理論上來說最為容易而已。
其實除了這些外,碳、氧、矽、鐵、金、銀等等目前人類所發現的所有元素,理論上來說,其實都是可以進行聚變的。
只不過以鐵元素為界限,在鐵元素之前的輕元素,聚變釋放能量。
而到了鐵,以及鐵之後的元素,聚變則需要吸收能量。
宇宙中的恆星之所以只能聚變到鐵元素,後續的重元素,比如黃金都需要超新星爆發來形成,原因也就在這裡。
鐵和鐵之後的重元素在達到了一定的質量後,會在引力的作用下劇烈的收縮,釋放出巨大的引力勢能,形成超新星爆發,進而形成各種重元素。
當然,重元素的聚變目前根本就不是人類文明能掌控的東西。
別說重元素的聚變了,就是氦三/氦三的聚變,如果需要使用磁約束技術進行掌控的話,都需要將等離子體湍流的溫度提升到十幾億度,這遠遠不是目前的科技能做到的。
所以可供小型化可控核聚變技術的選擇,其實並不多。
辦公室中,聽著梁曲的詢問,徐川笑了笑,開口說道:「在你說的這些聚變原料中,其實能選擇的,也就兩種而已,你應該知道。」
聞言,梁曲略微思索了一下後點了點頭,道:「氦三/氦三聚變首先可以排除了,純氦三聚變要求的溫度太高,目前的技術根本就無法控制。」
「氘氘聚變的要求同樣不低,雖然理論上來說純氘聚變的溫度要求並不算高,但這種聚變反應的截面很小,而且產物以微小中子為主,不符合降低聚變堆大小的要求。」
「至於剩下,只有最後兩種了。」
徐川笑著點了點頭,道:「沒錯,剩下的選擇就只有氘氦三聚變和氫硼聚變這兩種了。」
聞言,梁曲思索了一下,開口道:「如果要單純的拋開中子的影響,氫硼聚變會更合適一些,從聚變公式和原理來看,氫硼聚變無中子的產生,而氘氦三聚變的產物雖然以質子為主,但還是會有少部分微小中子產生的。」
徐川搖了搖頭,道:「相比較氫硼聚變,我更偏向氘氦三聚變一點。」
聽到這話,梁曲好奇的看了過來,問道:「怎麼說?」
徐川沉思了一下,開口道:「氫硼聚變雖然是一種理想的無中子聚變反應,但是要實現它還需要克服很多技術難關。」
「而且氫和硼-11原子核之間更強的斥力,需要更高的溫度和壓力,理論上來說會比氘氦三聚變更高。」
「此外,氫硼聚變也並非完全不產生中子,你的理論是基於慣性約束聚變的。」
「以慣性約束為基礎,配置好氫硼的原料比例後,的確是不會有中子產生。但是我們所使用的手段是磁約束。」
「而在磁約束的基礎上,氫硼等離子體在反應堆腔室中運轉時,氫原子核之間同樣會產生碰撞和聚變反應,進而產生少量的中子。」
「這一點其實和氘氦三聚變是一樣的,氘氦三聚變中產生的少量微小型中子也是來源於氘與氘的碰撞。」
「所以從中子的角度上來考慮,氫硼聚變和氘氦三聚變並沒有什麼太大的區別。」
梁曲思索了一下,開口道:「那使用氘氦三聚變的話,聚變過程中誕生的少量微中子怎麼解決?」
「這可是聚變反應產生的中子,都會攜帶強能量,對設備和材料造成極大的破壞。」
徐川:「這個我暫時也沒有什麼太好的解決辦法,後續根據實驗數據來看吧。」
「不過理論上來說,氘氦三聚變產生的中子在質量上很小,遠比不上氘氚聚變產生的中子,所以對於它的防護,條件要求肯定沒氘氚聚變那麼的高。」
「而條件越低,我們對其的防護使用的材料也就越少,每少一分材料,就能空餘出來一部分的空間。」
頓了頓,他接著道:『而且我考慮氘氦三聚變的主要原因其實不是這個,我考慮使用它的原因在於聚變產物。』
「氫硼聚變的產物是氦和能量,而氘氦三聚變的產物是氦和質子,高能質子是氘氦三聚變的主要產物,也蘊含著的大量的能量。」
「相對比氘氚聚變產生的能量大部分都在高能中子裡面來說,高能質子不對材料和設備進行損傷,且可受磁場約束,而可約束就代表著我們能對其進行利用。」
「因此氘氦三聚變遠比其他的原料更加適合小型化的聚變裝置。」
「不僅僅是小型化可控核聚變技術,這其實也是二代可控核聚變技術的方向。」
「一代氘氚聚變使用的氚元素在地球上存量極少,依賴於鋰金屬來進行氚自持,但鋰金屬的存量在地球上也是有限的。」
「如果能藉助小型化可控核聚變的基礎完成氘氦三聚變技術的話,接下來的開發月球工程也能跟著一起受益。」
選擇氘氦三聚變為小型化可控核聚變技術的首要方向,月球的開發也是原因之一。
正如他18年的時候在諾貝爾講座時所說的,只有嚮往宇宙星海的文明,才有足夠的潛力與未來。
聽到徐川這樣說,梁曲若有所思的想了會,緊接著開口道:「如果是這樣的話,那接下來我們的工作除了完成仿星器的點火運行發電,驗證仿星器同樣可以實現可控核聚變技術外,剩下的就是以氘氦三為原料進行實驗了。」
徐川點了點頭,道:「對,接下來能源研究所的重點工作,就是這兩部分。」
「我需要伱們更多的收集氘氦三聚變的數據,確定它是否能成功,以及誕生的少量微中子到底有多大的破壞力這些。」
聞言,梁曲深吸了口氣,認真的點頭道:「明白,那接下來的方向,就是這兩大塊了。」
徐川笑著道:「那就交給你們了,辛苦了。」
梁曲咧嘴笑道:「辛苦啥,最辛苦最艱難的部分都已經被徐院士你解決掉了,我們做的,只不過是在你提供的思路基礎上繼續前進而已。」
頓了頓,他接著道:「那今天就先這樣,我這邊去安排和調整工作計劃。」
徐川笑道:「嗯,我會儘快完成永磁體仿星器的設計和構造的,等這部分的工作完成後,剩下的時間,我大概會投入到空天發動機的研究那邊的去了。」
「而小型化可控核聚變技術的發展,就交給你和能源研究所了。」
梁曲再度深吸了口氣,鄭重的點了點頭,應道:「請徐院士放心,能源研究所一定完成工作。」
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