第501章 關鍵一環
2023-11-22 17:44:25 作者: 嶺南仨人
黃修遠笑著說道:「我想到了一個解決中子照射的方法。」
「額?」陳文東博士一臉詫異,他還以為是關於正負電子的發現,卻沒有想到,是中子照射的問題。
不過轉念一想,他也反應過來了:「中子照射?您是想通過陽電子將中子變成質子?」
在場眾人都是高能物理的頂尖學者,自然知道中子和質子是可以相互轉化的。
而陽電子和中子結合,恰恰可以形成質子,唯一需要考慮的問題,就是兩者的結合概率,以及中子的速度和能量。
核聚變不同於核裂變,核裂變產生的中子,絕大多數都是速度比較慢,含能比較低的快中子,可以通過減速劑轉變成為慢中子(又叫熱中子)。
但是核聚變的快中子,其蘊含的能量,是核裂變快中子的十幾倍,這種高能快中子,超出了目前材料的可承受範圍。
將裂變堆的內壁材料,其抗中子照射能力設定為1,那麼聚變堆的內壁材料,需要的抗中子照射能力,需要達到100以上。
別說達到100了,以為目前正處於實驗階段的快中子裂變堆來計算,該級別的裂變堆內壁材料,其抗中子照射能力,也僅僅可以達到15左右。
距離100這個大關卡,還差了十萬八千里。
而快中子裂變堆的抗中子能力,其實已經到達了目前材料界的極限。
至少分子—原子級別的材料,是沒有辦法扛住高能快中子的長期照射的,除非人類可以發明中子簡併態材料,用簡併態材料硬抗高能快中子。
可簡併態材料需要的技術和理論,比可控核聚變還要難幾個量級,給人類多一兩百年時間,都不一定可以摸到簡併態材料的入門門檻。
而現在,黃修遠的突發奇想,給眾人帶來了另一條解決思路。
中子難以控制,那是因為它們不帶電,很難被靜電場、磁場控制,如果可以將中子轉變成為質子,那就可以通過靜電場或者磁場進行控制。
黃修遠思考了一會,說出了自己的想法:「我們需要驗證這個方案。」
「我同意,如果陽電子真的可以將高能快中子轉變成為質子,那可控核聚變真的指日可待了。」陳文東也躍躍欲試。
黃修遠並沒有著急著實驗,而是封鎖消息,然後讓一眾知情人,全部前往蜀省巴中市的核聚變研究基地。
緊接著又迅速安排了實驗需要的大量設備,將這些設備物資,全部運輸到巴中市。
前前後後,忙碌了四個多月。
直到10月21日,巴中的核聚變研究基地內,黃修遠通過替身機器人來到這裡。
而國內在核聚變領域的大牛們,也來到了現場,觀摩這一次實驗。
合肥等離子體研究所的李建剛院士、徐國盛博士,還有西南核能研究所的幾個院士,都在現場小聲的討論著。
「修遠,你認為成功率有多少?」李建剛院士謹慎的問道。
黃修遠解釋道:「只要陽電子的密度足夠大,就算是高能快中子,也無法逃出這五指山,關鍵是代價問題。」
「那倒也是,如果輸出功率小於輸入功率,那就得不償失了。」李院士點了點頭,接著說道:「不過總是要嘗試一下。」
面積達到4萬平方米的實驗室,布置了兩台多重尾場加速器、一台8字型的磁場束縛器、一台中子源發生器,以及其他各種輔助設備。
「各就各位,實驗開始。」
一聲令下,各個設備有條不紊的啟動。
尾場加速在真空腔中不斷製造陽電子,然後這些陽電子被靜電場送入8字型磁場束縛器中。
隨著時間推移,磁場束縛器中的真空管內,布滿了密集的陽電子,而且這種陽電子在強磁場的加速下,以極快的速度,在真空管內流動著。
「報告,陽電子密度和速度達到預定數值。」
「開始準備發射中子,能級1。」
「收到。」
很快中子源發生器中,一股能級相當於普通裂變堆快中子的中子流,沖入充滿陽電子電漿的真空管中。
剎那間,中子流被密集的陽電子淹沒。
在中子源發生器的周圍,那密布的探測器,卻沒有推出的中子信號。
黃修遠盯著數據,時間一分一秒過去,中子源發生器源源不斷發射著快中子,周圍沒有檢測到一絲中子信號。
而真空管底部的偏濾器,卻開始分離出一些氕,顯然是被轉化出來的質子,在偏濾器內捕獲了一個負電子,從而形成了氕。
「暫停實驗。」
整套系統停下來檢查。
而觀摩區內,一眾專家學者也興奮地討論起來。
看完第一次實驗數據後,李院士面露喜色的說道:「修遠,看來你的想法成功率非常高。」
「最後結果沒有出來之前,我也不敢打包票。」黃修遠並沒有太得意忘形,畢竟現在測試的中子能級,只有核聚變快中子的1/14左右。
或許有人會想,為什麼不乾脆用正負電子湮滅,製造反物質能量反應堆。
這個想法要實現,前提是可以高效低能耗的製造陽電子,問題是現在陽電子和負電子湮滅產生的能量,是生產陽電子能量的43%左右。
如果加上湮滅後的能量再轉換,這筆買賣要虧到姥姥家去了。
這相當於拿10塊錢的電,製造了3塊錢的電,直接血虧7塊錢。
除非有天然的陽電子源,比如太陽,才有可能保證不虧本,不然還是乖乖的搞可控核聚變吧!
「大發現!」徐國盛邊走邊說。
李院士站了起來:「發現什麼了?」
徐國盛解釋道:「偏濾器搜集到的氕原子,蘊含著非常高的能量,比中子源發生器發射出來的中子能級,還稍微高了一些。」
黃修遠瞬間就反應過來了:「應該是陽電子和中子結合後,兩者的能量融合到了一起,而真空管內部無法轉移熱量,只能在偏濾器中釋放熱量。」
「看來陽電子阻隔層,不僅僅可以阻隔中子,還可以將中子的熱量利用起來。」
眾人討論了五個多小時。
很快設備檢查完成了,便開始第二次實驗,快中子的能級再次被提高了一倍。
這一次同樣沒有出現中子穿透。
整整一個星期,平均每天兩次的實驗,一步步將中子能級,從一開始的裂變快中子,提升到聚變快中子,能量密度提升了14倍。
在11倍附近,陽電子阻隔層就出現了少量的穿透,大概在3~6%左右。
而到了14倍附近,陽電子阻隔層出現了24~48%左右的穿透。
但是黃修遠卻沒有感到沮喪,因為這完全可以通過加大陽電子流的厚度,提高阻隔效率。
實驗到這裡,其實已經可以宣告中子照射問題的解決了。
謝謝各位親的支持(ω`)