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第四十六章 奇葩的冷核聚變

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說起來有點令人驚訝,核聚變技術其實不是什麼新鮮玩意兒。聚變理論的第一次提出是在1920年,眼看再過兩年就是一個世紀前的東西了。但目前人類實現的核聚變,多少都面臨一個問題:

要麼不可控,要麼沒卵用。

不可控核聚變其實人類早就製造出來,它的名字叫做氫彈,誕生於上世紀50年代美蘇冷戰時期。雖然威力巨大,但只是作為武器,而氫彈的引爆則需要原子彈做引線,靠它發電肯定是別想了。

想要讓核聚變發電,首先得找個東西把聚變材料裝起來。但可控核聚變本質上就是人造太陽,常規材料肯定裝不住。上世紀50年代,幾位蘇聯科學家提出用巨大的磁力來約束帶聚變燃料。這個理論成了可控核聚變的設計基礎,一直被沿用到今天。

事實證明他們是對的,這種被稱為“託卡馬克”的裝置確實能成功執行。只是執行時間只能以秒計算,時間一長就得趕緊停機,免得燒壞。

而且現在的核聚變全是虧本生意:這些磁約束裝置靠電力驅動,可執行一次產生的能量,還不如點火用掉的多。開機一次賠一次,這就有點受不了了。

種種因素,讓這些核聚變裝置全成了美元焚燒爐。陳義哲記得尤為誇張的便是兩年後建立的國際熱核聚變實驗反應堆(iter)。它動用了包括中國在內的 7 國之力,原定預算 100 億歐元,花費年建成。但直到2013年開工後短短兩年半,光建築成本就花掉了150 億美金,直到陳義哲穿越回來還沒搞完。

這段時間,陳義哲理論上雖然讓天啟對冷熱核聚變進行理論上的推測和計算,特別是在熱核聚變上對等離子物理和聚變能量的計算。不過,在準備實際實踐當中,陳義哲並沒有選擇熱核聚變這一方向,主要的便是熱核聚變的要求比較高。

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在磁場約束核聚變當中,等離子體必須滿足三個條件,溫度必須高於5000千萬攝氏度,必須在高壓下保持穩定,必須被約束在一個特定的空間上。這三個條件再落實到具體引數細節上,就是等離子體的粒子密度,約束實踐和溫度這三個引數的乘積必須不低於某個閾值。

這三個條件對陳義哲而言還並不是最大的難題,因為三個條件最後都指向了容器以及半導體材料,想要使用高強磁場來實現聚變能源的,那超導材料以及裝置的新設計方法便是最為關鍵的步驟。

對陳義哲而言,現階段最大的難題便是在點燃核聚變反應需要的超高能量,而這恰恰是陳義哲最匱乏的東西。

所以,最終陳義哲還是選擇了冷核聚變,雖然這個理論很有可能是科學家美好的幻想,不過若是沒有真正實踐,怎麼知道它是真是假?

冷核聚變的也有好幾種途徑,陳義哲最終決定採用鎳氫冷聚變反應。

對於鎳氫冷聚變反應可能存在的反應機理,如果真有可能,陳義哲認為應該是這樣的:氫離子和鎳的晶格發生共振,這種共振使得氫原子有機會近距離的接近鎳的原子核。

陳義哲為此製造了一個反應容器,反應容器是由金屬複合材料製成,耐高溫和高壓,反應容器被置於一個銅管內部,水流經銅管和反應器的夾層。設定了水和氫氣的進口。透過銅管外纏繞的電阻流經的電流給反應器充電,當達到一定溫度的時候,反應器開始工作。

不過當陳義哲在做實驗的時候,卻是發現幻想是美好的,現實是殘酷的,這其中鎳和氫確實是產生了化學反應,可是僅僅只是化學反應,而不是核反應,其產生的熱量其實很小。鎳置於氫氣中,只是使得氫原子額外獲得一個電子,也就是生成氫的負離子而已,然後就沒有然後了。

陳義哲試著用熱激發,機械激發,電或者磁脈衝,看能不能引發整個反應系統,然後根本就沒鳥用。接著又調整了裝置,溫度,配方什麼的,仍然變化不大。

花了一個星期,仍舊不見任何希望,陳義哲都快要放棄了。

這時,陳義哲決定自己來做這個引發,陳義哲很少用奈米蟲進行原子結構的微觀改變,因為在這個層次進行修改需要的能量確實很大。

幸好,陳義哲目前要做的僅僅只是將鎳原子的電子被氫的負離子所代替,這其中消耗的能量雖然大,但是目前的他還接受得了。

在肉眼觀察不到的微觀世界裡,奈米蟲推走了將鎳原子的電子,然後把氫的負離子推進來。

由於氫的負離子擁有更大的質量,因此在微觀物理下,它比鎳原子的電子更靠近鎳原子核。

只見這種條件下,當氫的負離子慢慢接近將鎳原子核的時候,突然釋放出俄歇電子和x射線。

這時,只見靠近鎳原子核的氫的負離子失去電子成為一個自由質子。

“靠!成功的一小步?”觀察到整個反應過程的陳義哲興奮地叫了聲。

為什麼陳義哲會稱之為成功的一小步,因為若是過程就此終結的話,那最終也就是釋放出俄歇電子和x射線。俄歇電子只是由於原子中的電子被激發而產生的次級電子,而x射線只是低能量的光子,它可以被可以被鉛和鎢遮蔽吸收釋放出熱量,熱量以紅外太赫茲射線釋放。兩者加起來其實能量並不多,而且比起陳義哲控制奈米蟲消耗的能量要小得多。

不過這個過程還是可以繼續繼續下去的,鎳原子核產生的斥力可以將質子加速到可以轟擊狀態,而質子可以和其他原子核反應,產生更多反應,如產生的質子轟擊鋰原子核,可產生alpha粒子。alpha粒子俘獲一個電子產生氦原子,而每吸收一個粒子產生的動能將會釋放出大量熱。陳義哲粗略的計算了下,這產生的能量接近他消耗的能量的20倍,從另一方面說,

陳義哲接著又花了時間重新設計了整個裝置,然後很快的,一個奇葩的冷核聚變反應裝置就出世了。

說它奇葩事因為這個裝置全世界就只有陳義哲一人可以用,因為它的點燃完全需要靠陳義哲用奈米蟲控制。

而且,這種冷核聚變其實對質量的消耗和核裂變沒有多大的差別,在整個過程中只有千分之一的物質變成了能量,和熱核聚變相比還是有點落差。

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