到了二號基地,程文也終於得知了這個二號科研項目究竟是什麽,甚至是當他知道的時候,簡直是驚呆了。


    沒想到天神軍居然已經達到了這個地步,這簡直是太不可思議了,實在是令人驚訝啊。


    二號項目,居然就是世界頂尖的科研課題,可控核聚變的成品化研究!


    不要說成品化,現在各國連拿得出手的核聚變都沒有,耗費巨大的資金,花費超人的精力,但是目標卻是距離遙遠的讓人感覺絕望,作為一個精通物理,對核物理以及眾多相關項目都了如指掌,看過了可以看到的所有信息的頂尖天才,程文對目前各國的研究情況,在心中也是有個預演的,也是他的推論,目前各國放出的或者是煙霧彈,或者是真的就是他們的研究理論,程文是嗤之以鼻的,這樣的研究,就是最終成功了,那麽也是得不償失的事情,修建一座可控核聚變核電站,恐怕要掏空諸如美帝這樣的大國的底子,這樣的研究,可以說永遠沒有成功的可能。


    而且在研究上麵,程文的確有著非凡的天賦,這也是他被陳陽看重,得以進入這個全天神軍最高研究基地的原因!


    他就是陳陽看重的三大超級天才之一,可以毫不誇張的說,他們或許有著不下於愛因斯坦的天賦!


    這或許聽起來誇張了一些,但是實際上天賦比之愛因斯坦不差,甚至是還要超出的人大有人在,但是他們都沒有那個獨特的機遇,也沒有那個運氣成功而已。


    程文的科研實力,真的是令人驚歎的,過目不忘這樣傳說中的技能。居然可以出現在一個普通人身上,真的讓陳陽不可思議了。


    而隨著陳陽的小灶培養,現在程文也是一名化勁宗師級高手。強悍的身體素質,也帶動了他大腦的進步。現在的程文陳陽真的可以毫不誇張的說,他達到愛因斯坦的成就,甚至是超出,他都不會有絲毫例外的!


    “這是將軍給我的機會,也是我最感興趣的……可控核聚變啊,簡直太棒了!”


    激動的程文,在自己的屋子裏,依舊在寫寫畫畫的研究。有著專門的大熊機器人提供生活保姆服務,根本不需要程文操心什麽,這簡直就是他這樣的技術死宅的天堂,對他來說,能夠研究自己感興趣的東西,那麽就是美得冒泡的事啊……


    核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素--氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了50億年。可控核聚變俗稱人造太陽,因為太陽的原理就是核聚變反應。(核聚變反應主要借助氫同位素。核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射,不產生核廢料。當然也不產生溫室氣體,基本不汙染環境)人們認識熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。科學家們希望發明一種裝置,可以有效控製“氫彈爆炸“的過程。讓能量持續穩定的輸出。


    裂變能是重金屬元素的質子通過裂變而釋放的巨大能量,目前已經實現商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少,而且常規裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料,這些因素限製了裂變能的發展。另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。


    核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素——氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了150億年。氘在地球的海水中藏量豐富,多達40萬億噸,如果全部用於聚變反應,釋放出的能量足夠人類使用幾百億年。而且反應產物是無放射性汙染的氦。另外,由於核聚變需要極高溫度。一旦某一環節出現問題,燃料溫度下降。聚變反應就會自動中止。也就是說,聚變堆是次臨界堆,絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核(裂變)電站的事故,它是安全的。因此,聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。其實,人類已經實現了氘氚核聚變——氫彈爆炸,但那種不可控製的瞬間能量釋放隻會給人類帶來災難。


    也就是說,氫彈爆炸這就是不可控的核聚變,而人類需要的乃是可以控製的核聚變,相比於核裂變,核聚變有著更多的優勢,而且不會有任何汙染物產生,乃是最安全可靠高效的能源!


    而且放出能量的強度,也是核裂變的十倍數十倍以上,隻有核聚變才是未來人類的追求!


    而在追求可控核聚變的路上,人類也已經走過了相當漫長心酸艱難的路程,但是距離真的成功,可以生產,還有著遙不可及的漫長距離!


    托卡馬克是前蘇聯科學家於上世紀60年代發明的一種環形磁約束裝置。美、日、歐等發達國家的大型常規托卡馬克在短脈衝(數秒量級)運行條件下,做出了許多重要成果。等離子體溫度已達4.4億度;脈衝聚變輸出功率超過16兆瓦;q值(表示輸出功率與輸入功率之比)已超過1.25。所有這些成就都表明:在托卡馬克上產生聚變能的科學可行性已被證實。但這些結果都是在數秒時間內以脈衝形式產生的,與實際反應堆的連續運行仍有較大的距離,其主要原因在於磁容器的產生是脈衝形式的。


    受控熱核聚變能研究的一次重大突破,就是將超導技術成功地應用於產生托卡馬克強磁場的線圈上,建成了超導托卡馬克,使得磁約束位形的連續穩態運行成為現實。超導托卡馬克是公認的探索、解決未來具有超導堆芯的聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。目前,全世界僅有俄、日、法、中四國擁有超導托卡馬克。法國的超導托卡馬克tore-supra體積是ht-7的17.5倍,它是世界上第一個真正實現高參數準穩態運行的裝置,在放電時間長達120秒條件下,等離子體溫度為兩千萬度。中心密度每立方米1.5x1019,放電時間是熱能約束時間的數百倍。


    利用核能的最終目標是要實現受控核聚變。裂變時靠原子核分裂而釋出能量。聚變時則由較輕的原子核聚合成較重的原子核而釋出能量。最常見的是由氫的同位素氘(讀“刀“,又叫重氫)和氚(讀“川“。又叫超重氫)聚合成較重的原子核如氦而釋出能量。核聚變較之核裂變有兩個重大優點。一是地球上蘊藏的核聚變能遠比核裂變能豐富得多。據測算,每升海水中含有0.03克氘。所以地球上僅在海水中就有45萬億噸氘。1升海水中所含的氘,經過核聚變可提供相當於300升汽油燃燒後釋放出的能量。地球上蘊藏的核聚變能約為蘊藏的可進行核裂變元素所能釋出的全部核裂變能的1000萬倍,可以說是取之不竭的能源。至於氚,雖然自然界中不存在,但靠中子同鋰作用可以產生,而海水中也含有大量鋰。


    第二個優點是既幹淨又安全。因為它不會產生汙染環境的放射性物質,所以是幹淨的。同時受控核聚變反應可在稀薄的氣體中持續地穩定進行,所以是安全的。目前實現核聚變已有不少方法。最早的著名方法是“托卡馬克“型磁場約束法。它是利用通過強大電流所產生的強大磁場。把等離子體約束在很小範圍內以實現上述三個條件。雖然在實驗室條件下已接近於成功,但要達到工業應用還差得遠。按照目前技術水平,要建立托卡馬克型核聚變裝置,需要幾千億美元。


    另一種實現核聚變的方法是慣性約束法。慣性約束核聚變是把幾毫克的氘和氚的混合氣體或固體,裝入直徑約幾毫米的小球內。從外麵均勻射入激光束或粒子束,球麵因吸收能量而向外蒸發,受它的反作用,球麵內層向內擠壓(反作用力是一種慣性力,靠它使氣體約束,所以稱為慣性約束)。就像噴氣飛機氣體往後噴而推動飛機前飛一樣,小球內氣體受擠壓而壓力升高,並伴隨著溫度的急劇升高。當溫度達到所需要的點火溫度(大概需要幾十億度)時。小球內氣體便發生爆炸,並產生大量熱能。這種爆炸過程時間很短,隻有幾個皮秒(1皮等於1萬億分之一秒)。如每秒鍾發生三四次這樣的爆炸並且連續不斷地進行下去,所釋放出的能量就相當於百萬千瓦級的發電站。原理上雖然就這麽簡單,但是現有的激光束或粒子束所能達到的功率,離需要的還差幾十倍、甚至幾百倍,加上其他種種技術上的問題,使慣性約束核聚變仍是可望而不可及的。盡管實現受控熱核聚變仍有漫長艱難的路程需要我們征服,但其美好前景的巨大誘惑力。正吸引著各國科學家在奮力攀登。


    正式因為可控核聚變有著種種優勢,乃是人類根本無法舍棄的新能源。若是可以研究成功,那麽根本就不用擔心能源問題了。最起碼材料方麵,可控核聚變比之核裂變有著更廣泛的目標。


    而為了實現人類對能源的追求夢想,將這一優勢無窮的項目研究出來,各國在漫長的時間之中,做出了辛苦的努力,也得到了一些研究方向。


    為實現磁力約束,需要一個能產生足夠強的環形磁場的裝置,這種裝置就被稱作“托克馬克裝置”——tokamak,也就是俄語中是由“環形”、“真空”、“磁”、“線圈”的字頭組成的縮寫。早在1954年,在原蘇聯庫爾恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一個托卡馬克裝置。貌似很順利吧?其實不然,要想能夠投入實際使用,必須使得輸入裝置的能量遠遠小於輸出的能量才行,我們稱作能量增益因子——q值。當時的托卡馬克裝置是個很不穩定的東西,搞了十幾年,也沒有得到能量輸出,直到1970年,前蘇聯才在改進了很多次的托卡馬克裝置上第一次獲得了實際的能量輸出,不過要用當時最高級設備才能測出來,q值大約是10億分之一。別小看這個十億分之一,這使得全世界看到了希望,於是全世界都在這種激勵下大幹快上,紛紛建設起自己的大型托卡馬克裝置,歐洲建設了聯合環-jet,蘇聯建設了t20(後來縮水成了t15,線圈小了,但是上了超導),日本的jt-60和美國的tftr(托卡馬克聚變實驗反應器的縮寫)。這些托卡馬克裝置一次次把能量增益因子(q)值的紀錄刷新,1991年歐洲的聯合環實現了核聚變史上第一次氘-氚運行實驗,使用6:1的氘氚混合燃料,受控核聚變反應持續了2秒鍾,獲得了0.17萬千瓦輸出功率,q值達0.12。


    1993年,美國在tftr上使用氘、氚1:1的燃料,兩次實驗釋放的聚變能分別為0.3萬千瓦和0.56萬千瓦,q值達到了0.28。1997年9月,聯合歐洲環創1.29萬千瓦的世界紀錄,q值達0.60,持續了2秒。僅過了39天,輸出功率又提高到1.61萬千瓦,q值達到0.65。三個月以後,日本的jt-60上成功進行了氘-氘反應實驗,換算到氘-氚反應,q值可以達到1。後來,q值又超過了1.25。這是第一次q值大於1,盡管氘-氘反應是不能實用的(這個後麵再說),但是托卡馬克理論上可以真正產生能量了。在這個大環境下,中國也不例外,在70年代就建設了數個實驗托卡馬克裝置——環流一號(hl-1)和ct-6,後來又建設了ht-6,ht-6b,以及改建了hl1m,新建了環流2號。有種說法,說中國的托卡馬克裝置研究是從俄羅斯贈送設備開始的,這是不對的,ht6/hl1的建設都早於俄羅斯贈送的ht-7係統。


    ht-7以前,中國的幾個設備都是普通的托卡馬克裝置,而俄羅斯贈送的ht-7則是中國第一個“超脫卡馬克”裝置。什麽是“超脫卡馬克裝置”呢?迴過頭來說,托卡馬克裝置的核心就是磁場,要產生磁場就要用線圈,就要通電,有線圈就有導線,有導線就有電阻。托卡馬克裝置越接近實用就要越強的磁場,就要給導線通過越大的電流,這個時候,導線裏的電阻就出現了,電阻使得線圈的效率降低,同時限製通過大的電流,不能產生足夠的磁場。托卡馬克貌似走到了盡頭。幸好,超導技術的發展使得托卡馬克峰迴路轉,隻要把線圈做成超導體,理論上就可以解決大電流和損耗的問題,於是,使用超導線圈的托卡馬克裝置就誕生了,這就是超脫卡馬克。


    目前為止,世界上有4個國家有各自的大型超脫卡馬克裝置,法國的tore-supra,俄羅斯的t-15,日本的jt-60u,和中國的east。除了east以外,其他四個大概都隻能叫“準超托卡馬克”,它們的水平線圈是超導的,垂直線圈則是常規的,因此還是會受到電阻的困擾。此外他們三個的線圈截麵都是圓形的,而為了增加反應體的容積,east則第一次嚐試做成了非圓型截麵。此外,在建的還有德國的螺旋石-7,規模比east大,但是技術水平差不多。(未完待續。)

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