“提純水和分解氫氣的負擔越來越重了,一個禮拜要耽誤我一兩天。”
這是一天的分解氫氣工作後,天明發出的抱怨。
“核能雖然有一定的風險,但我實在不能這麼無休止的分解氫氣下去了。”
必須開發核能!
……
核能有兩種,一種是裂變核能,另一種是聚變核能。
裂變類型的核能,主要以鈾、鈈以及它們的同位素組成,這些核材料,不是一種穩定的物質,它們會隨着時間的延長,發生衰變,釋放出中子,變成兩種或兩種以上的其他物質,並釋放出大量能量。
自然界中,所有相對原子質量較高的物質,都有向下衰變的可能,最後衰變成較爲穩定的元素。
而鈾和鈈這兩種元素,衰變的速度比較塊,比較明顯而已。
鈾和鈈的純度較高時,會發生鏈式反應:即裂變的原子核,會向外散發多餘中子,最後引發另一個原子核的裂變,一傳二、二傳四、四傳至無窮……然後,威力巨大的原子彈爆炸了。
原子彈爆炸的過程中,會釋放大量的熱和有害輻射,還會產生放射性塵埃,受到輻射傷害的生物,只要超過一定的劑量,基因發生改變,基本逃脫不了患上各種癌症的風險。
聚變類型的核能,主要是由重氫元素組成,氘、氚,氦3元素等,都是可以用作聚變反應的核材料。
聚變材料不會衰變,沒有輻射危害,清潔、衛生。而且聚變材料發生聚變反應後,產生的能量,比裂變反應大的多:1公斤聚變材料聚變後釋放的能量。大概是1公斤裂變材料的10倍。
另外,氘元素在海水中的儲量巨大,幾乎到了用之不竭的地步。
地球的海水中。每一升海水,含有氘。釋放出的能量,等於300升汽油燃燒後釋放的熱量……水的能量密度,遠遠比汽油高。
天明不知道藍水星的海水中,氘的含量是多少?但肯定不會太少。
裂變反應,已經被地球人所掌控,並建造出了一座座的核電站,發出的電力,約等於總髮電量的15%。
而聚變反應。至少要在數百萬度的高溫環境下才能觸發,且反應極其猛烈,不易掌控,它可以以氫彈爆炸的形式瞬間發生,但不能像裂變反應那樣,通過改變核反應堆中核燃料棒的數量,就能調節控制。
要做到可控核聚變,製造出“人造太陽”,以人類的科技發展水平,至少還要等20年。
天明目前想利用的核能。當然是實現難度更低一點的裂變核能。
不過,根據幾名能源專家的設想,人造太陽裝置。貌似天明也有辦法制造出來,但要製造出的那套設備實在太複雜了,且體積龐大,天明不想在這上面浪費太多的時間。
裂變核能的發電裝置,則簡單一些,幾天時間就能搞定了。
不過,天明也有一些顧慮。
那就是核輻射。
如何才能最大限度的減少和避免核輻射。
甚至,最好做到沒有核輻射。
安全第一,天明可不想弄出一個像福島那樣的不定時炸彈出來。最後把自己給害了。
“老闆,放射性射線。是核材料發生衰變時,產生新物質的過程中。電子能級躍遷產生的,幾乎無法避免。除非你製造出不會發生衰變的核材料出來。再在某種條件下,引發這種材料發生衰變,這樣,至少能在搬運核材料的過程中,避免這種危害。”專家馬玉琛道。
“對啊,造出一種全新的、安全的核材料出來不就行了,我回去想想辦法。”
回到小藍星號上,在自己溫暖的房間內,天明摸索了七天,終於將一種全新的核材料製造了出來。
該核材料的“創造”過程,可謂曲折。
首先,天明發現了鈾元素的衰變原理:它的原子核由非常多的中子與質子構成,原子量相當高,達到了238,但是非常不穩定,隨時有分裂成兩個以上原子核的趨勢,只是由於“閘門”的阻止,纔沒有馬上衰變。
而這個“閘門”,就成了天明重點研究的目標,並做了數百次實驗,與普通的鐵、氦、氮、金等元素進行對比後,終於弄懂了其原理。
所有原子核內的“閘門”,其實就是中子與中子的構造。
一般而言,原子核內的質子,是帶正電的,與其他同樣帶正電的質子,有同性相斥的反應,這也就導致,原子核內的質子越多,相互間的斥力越大,發生裂變的可能性,也就越大。
中子是不帶電的,它有一項神奇的能力:它能將多個質子聚集到原子核中,並保持一種穩定的狀態,起到了很好的“閘門”作用。
原子核中的質子數量多了,中子需要起到的“閘門”作用就越大。這也就導致一個結果,原子序數越高的元素,原子量越大,保持着一個幾乎同時遞增的規律。
天明實驗了一下,將四個鐵元素的原子核合併在了一起,合成了一種全新的元素,再撤走靜場空間,新元素立刻發生衰變,分裂成了多種物質。
再又試着將其他原子核合在一起,種類、個數都不一,合成出來的重核元素,有的發生了裂變,有的相對穩定,沒有馬上發生裂變。
這種碰運氣式的實驗,並不具有很強的代表性,即便天明合成出了幾種原子核不太穩定、又不易發生裂變的元素,但只要他將這幾種元素,生產出一定的量後,聚集在一起,低概率累加效果之下,立刻顯示出較大的放射性……這就不能看成是一種清潔核燃料了。
天明需要的,是一種在常態下,完全不會衰變的核材料。
他試了另一種方法。
這種方法。名叫質中子注入法。
他先將超過300種元素的原子,從藍水星的海水中全部提純出來。
每種元素的原子,取一億個。然後開始原子核轟擊實驗。
在靜場空間中,300億個原子。每個原子的原子核,他先轟擊一個質子進去,看其能否保持穩定。
然後,再轟中子進去,轟擊的個數,爲一二三個不等,但至少會轟擊一個以上。
這樣,所有原子核。都開始了增加一個質子後,再遞增一二三個數量不等中子的實驗過程。
這個過程中,有些原子核崩潰了,裂變成了兩種或兩種以上的穩定元素。
還有些原子核,堅持了下來,完成了原子量不斷累積的過程。
最終,經過不斷篩選,天明挑出了60餘種非常穩定,原子量卻非常大的元素出來……這其中大部分,都是從來沒出現過的新元素。
然後。天明再對這60餘種元素進行增值,每樣都生產了100g,測量其放射性。
結果。有48種元素有放射性,甚至,有一種元素在衰變的過程中,釋放出了數十個中子,從而引發了恐怖的鏈式反應,在天明的異能空間內發生了爆炸,其爆炸當量,應當在300噸t-nt以上。
不過還好,這沒有對有所準備的天明。產生什麼傷害,他只不過馬上將那種元素排除了。
沒有放射性的10多種元素。天明不確定其是否足夠穩定。
於是,他又做了幾次質子轟擊實驗。最後,找到了10餘種元素的邊界值,選用其中4種,作爲候選材料。
最後,爲了選出最適合充當核材料的物質,天明做了高能中子轟擊實驗——看看在高能中子的轟擊下,核材料,是否會發生裂變?
結果,四種元素中,天明找到了最適合充當核材料的元素——核能一號。
核能一號的原子量爲343,質子數117個,中子數226個。
核能一號的原子核,遭遇到一個動能爲986ev的高能中子轟擊時,原子核內部的穩定結構,立刻裂變瓦解,然後,生成五六種原子量較小的新物質,並釋放出8個自由的中子。
8個自由中子中,大概有2-3個,會攜帶超過986ev的動能,而具備這種動能的中子,能將下一個原子核,也撞的四分五裂,鏈式反應,就這樣發生了。
全新的核材料被天明“創造”出來了,他找到了那個“閘門”,那個穩定的“閘門”,從而讓這種物質,在常態下,不會發生任何衰變。
而高能中子對其“撞擊”後,破壞了原子核的平衡,於是,鏈式反應發生了,它又具備了可裂變的屬性。
“這、這怎麼可能?怎麼可能有這麼神奇的物質?”
馬玉琛聽天明描述完他手裡那塊黑漆漆的“板磚”的時候,難以置信地道。
“這種物質是從哪裡來的?從這個星球上開採的麼?”他又接着問了一句。
“你別管哪裡來的了,用這種核材料,能不能製造出核能發電船出來?”天明將板磚扔進異能空間,不耐煩地對他道。
“能,當然能!很快就能造出來。”馬玉琛激動地道。
接下來的幾天,天明全身心投入到了核能發電船的設計與製造當中。
核能發電的工作原理,和火力發電區別不大,不過一個燃燒的是核燃料,一個使用的是化石燃料。
天明製造出的核反應堆,設計裝機容量500兆瓦,極限容量1000兆瓦。最外殼用堅硬的銀鋼材料製成,內部還有幾層防輻射材料、保溫材料、耐高溫材料、中子反射材料……一層又一層,整個核反應堆外殼的厚度,超過了一米,幾乎不會露出一丁點輻射出來。
加上兩臺蒸汽輪發電機組、儲電設備、變壓設備,整艘核能發電船,上面全部是電力設備。
核能發電船的排水量爲2.8萬噸,造出來後,只要一艘,就能解決整支艦隊的能源問題。
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