巴中市的核聚變研究基地內。
黃修遠和李建剛院士十幾個核聚變領域的頂尖學者,討論着陽電子阻隔系統的事情。
會議室內的投影幕布上,是托卡馬克裝置的三維立體模型,以及陽電子阻隔系統的設計草圖。
徐國盛博士看着眼前的兩個系統,指着一行數據說道:「通過計算,只需要將陽電子速度再提升到27萬公里每秒,或者將陽電子密度再提升一倍,就可以完全阻隔高能快中子。」
很多人的常識中,電的速度是非常快的,通常將電的速度等同於光速,但實際上這裏說的速度,其實的電場速度。
真正的電子移動速度,叫電子漂移速度,在沒有其他外力加速度情況下,其真空速度在2.7萬公里每秒左右。
而正負電子對撞機中,電子速度可以被加速到29.999萬公里每秒,無限接近光速。
讓陽電子在真空管中,實現27萬公里每秒的速度,難度並沒有太大。
目前的原型機中,速度都可以達到13.2萬公里每秒。
加大速度,就為了變相提昇陽電子和中子的碰撞概率,保證將所有的中子都轉變成為質子。
如果不提升速度,那只能加大陽電子的密度,或者擴大陽電子流的厚度。
「這個問題不大,有多種方案可以解決。」李建剛院士說完,露出一絲苦惱:「現在的關鍵問題,是如何將陽電子阻隔系統整合到托卡馬克裝置中,這兩套系統有些難以整合呀!」
黃修遠也發現了這個問題:「李院士說的問題非常關鍵,本身托卡馬克裝置就有環型磁場,而陽電子阻隔系統也需要一個強磁場,兩者很難複合在一個系統內。」
李院士無奈的說道:「而且還有一個問題,托卡馬克裝置的核聚變反應區域,就在環型真空管內部,而陽電子阻隔系統外部是一層超導線圈,也就是說中子要進入陽電子阻隔區域之前,必須先經過超導線圈。」
這兩個問題,成為阻擾工程設計的關鍵,超導線圈的磁場,是束縛陽電子流的必要設備,但是大量中子流的經過,必定會很快摧毀超導線圈,進而導致陽電子流失控。
一會之後,徐國盛說了自己的看法:「這個問題,除非將陽電子流塞入核聚變等離子體中,可這樣做,我們不確定會不會產生其他的反應。」
「如果陽電子和等離子體一起注入,那核反應材料很快會被電離,變成等離子體。」西南核能所的張院士說道。
這個情況,其實就是核反應材料的負電子,被陽電子湮滅了,讓核原料直接變成等離子體,可以加速核反應的進度。
唯一的問題,是核聚變反應會不會被密集的陽電子干擾。
眾人沉思起來,黃修遠也打開筆記本,在上面不時計算着一些核反應參數。
現在所有人都陷入了苦思冥想中。
核反應中的中子,是不能完全消除的,核聚變反應會因為不足燃料問題,導致停機。
目前的核聚變反應中,設計的反應原材料,是氘氚反應(dt反應)。
氘元素還好,在藍星的豐度非常高,可以通過重水大量提煉;但氚元素在藍星自然界中的豐度非常低,比氦3好不到哪裏去。
因此核聚變反應堆中,必須考慮氚自持,即通過中子轟擊鋰6獲得氚,讓氚進入核聚變循環中。
只是根據理論數據的計算,目前就算是採用中子轟擊鋰6,讓反應獲得氚補充,其消耗和自補給之間的比例,只能達到1.05:1。
別看只有0.05的差別,一旦核聚變反應開始,如果沒有外界補給氚元素,系統內部的氚元素很快就會消耗殆盡。
而氚元素一千克要2億華元,全球每年的氚元素總產量才幾千克,一旦核聚變大規模投入使用,一年至少要幾百千克的氚元素。
巧婦難為無米之炊,就是眼前的困境。
氦3也是藍星的豐度問題,導致不實用。
就算是現在開始在月球建立基地,要從月壤中大規模提煉氦3,難度同樣非常大。
可控核聚變的難題,真是一個接着一個,解決了一個