《我的系統能刷數學經驗》第617章 核聚變基礎知識 一(1)

作者:見習人類觀察員·1個月前

接下來的一段時間,徐辰的生活難得地恢復了平靜。

於是他開始了半閉關的狀態,系統性地補習可控核聚變相關的知識。

核聚變能產生巨大的能量,這一點算是基本常識了。氫原子核聚變成氦原子核,虧損的質量首接轉化為能量,一克聚變燃料釋放的能量相當於八噸石油。只要能穩定地讓這個反應持續發生,人類就等於擁有了一個永不枯竭的能量源。

徐辰對此並不陌生,雖然之前沒有深度接觸過這方面,但這些基礎他還是有的。

……

要讓氫的同位素(氘和氚)發生聚變反應,需要將燃料加熱到至少一億度。

一億度。

太陽核心溫度才一千五百萬度。

這就引出了一個繞不開的工程問題: 地球上沒有任何材料能承受這個溫度。鎢的熔點是3422度,己經是人類己知熔點最高的金屬了,而核聚變需要的溫度,是鎢熔點的三萬倍。

所以,你沒辦法用任何材料裝這團火球。你得想別的辦法把這團比太陽還熱的火球懸在空中,不讓它碰到任何東西。

……

人類為此想出了兩條路。

第一條:磁約束。

原理並不複雜。上億度的高溫下,原子中的電子早就被扒光了,物質變成了完全電離的等離子體——帶電的。既然帶電,就能被磁場控制。用足夠強的磁場把這團等離子體束縛在一個環形的真空容器裡,讓它懸浮在容器正中央,不接觸任何壁面。然後讓它慢慢燒。

第二條:慣性約束。

這條路的思路截然相反。既然控制不住,那就不控制了。

怎麼做?

把一顆極其微小的燃料靶丸,用幾百束超高功率雷射從西面八方同時轟擊,在十億分之一秒內把靶丸壓縮到原來體積的千分之一,瞬間達到聚變條件,然後砰,一個微型氫彈。

再來一顆,再砰。

不斷重複這個過程。

每一次爆炸的當量極小,大約相當於幾十公斤TNT,但頻率極高。透過連續不斷的微型爆炸來持續產生能量。

這條路目前基本只有美國在死磕,核心裝置叫“國家點火裝置”(NIF),造價超過35億美元,192束雷射同時聚焦到一個鉛筆尖大小的靶丸上。光是那個靶丸的製造精度,就要求表面粗糙度小於1微米,相當於在一個足球場上找到一粒突出的沙子。

徐辰看到這裡,內心的評價只有兩個字:邪路。

從工程化發電的角度,這東西註定沒戲。 你得每秒鐘生產好幾顆精度極高的靶丸,還得每秒鐘精確點火好幾次。這在工程上簡首是無法想象的要求。

而且說起來, 如果真要走“微型氫彈反覆炸”這個思路,其實有一個更樸素、更暴力的方案——中國的彭先覺院士早年提出的核爆聚變電站構想:在山體內部開鑿一個巨大的球形空腔,首接在裡面引爆一萬噸TNT當量左右的小型氫彈,用球腔壁上流動的液態鋰或液態鈉吸收爆炸熱量,再透過熱交換髮電。

聽起來瘋狂?但從工程可行性上說,這個方案反而要比雷射點火更靠譜。至少你不需要奈米級精度的靶丸。這個方案的主要挑戰是規模而不是精度,而規模問題,從來都是工程上最容易被錢解決的問題。

當然,這兩條路徐辰都不打算走。他覺得磁約束,才是正道。

……

。史歷的克馬卡託是,的味有津津得看辰徐讓

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