第五百五十章：二代可控核聚变技术
小说：大国院士作者：少一尾的九尾猫字数：4968更新时间 : 2023-10-23 00:22:03
第五百五十章：
所谓的可控核聚变，追溯到底其实只不过是是两个或多个较轻的原子核聚合成一个或多个较重的原子核和其它粒子的反应。
在人类研究可控核聚变技术的漫长时间里，其主流方向虽然是氘氚聚变，但并不代表着没有其他的研究方向的。
氘氚、氘氦三、氦三/氦三、氘氘、氢硼.等等都是研究方向。
主流是氘氚聚变，也只是因为这条路线从理论上来说最为容易而已。
其实除了这些外，碳、氧、硅、铁、金、银等等目前人类所发现的所有元素，理论上来说，其实都是可以进行聚变的。
只不过以铁元素为界限，在铁元素之前的轻元素，聚变释放能量。
而到了铁，以及铁之后的元素，聚变则需要吸收能量。
宇宙中的恒星之所以只能聚变到铁元素，后续的重元素，比如黄金都需要超新星爆发来形成，原因也就在这里。
铁和铁之后的重元素在达到了一定的质量后，会在引力的作用下剧烈的收缩，释放出巨大的引力势能，形成超新星爆发，进而形成各种重元素。
当然，重元素的聚变目前根本就不是人类文明能掌控的东西。
别说重元素的聚变了，就是氦三/氦三的聚变，如果需要使用磁约束技术进行掌控的话，都需要将等离子体湍流的温度提升到十几亿度，这远远不是目前的科技能做到的。
所以可供小型化可控核聚变技术的选择，其实并不多。
办公室中，听着梁曲的询问，徐川笑了笑，开口说道：“在你说的这些聚变原料中，其实能选择的，也就两种而已，你应该知道。”
闻言，梁曲略微思索了一下后点了点头，道：“氦三/氦三聚变首先可以排除了，纯氦三聚变要求的温度太高，目前的技术根本就无法控制。”
“氘氘聚变的要求同样不低，虽然理论上来说纯氘聚变的温度要求并不算高，但这种聚变反应的截面很小，而且产物以微小中子为主，不符合降低聚变堆大小的要求。”
“至于剩下，只有最后两种了。”
徐川笑着点了点头，道：“没错，剩下的选择就只有氘氦三聚变和氢硼聚变这两种了。”
闻言，梁曲思索了一下，开口道：“如果要单纯的抛开中子的影响，氢硼聚变会更合适一些，从聚变公式和原理来看，氢硼聚变无中子的产生，而氘氦三聚变的产物虽然以质子为主，但还是会有少部分微小中子产生的。”
徐川摇了摇头，道：“相比较氢硼聚变，我更偏向氘氦三聚变一点。”
听到这话，梁曲好奇的看了过来，问道：“怎么说？”
徐川沉思了一下，开口道：“氢硼聚变虽然是一种理想的无中子聚变反应，但是要实现它还需要克服很多技术难关。”
“而且氢和硼-11原子核之间更强的斥力，需要更高的温度和压力，理论上来说会比氘氦三聚变更高。”
“此外，氢硼聚变也并非完全不产生中子，你的理论是基于惯性约束聚变的。”
“以惯性约束为基础，配置好氢硼的原料比例后，的确是不会有中子产生。但是我们所使用的手段是磁约束。”
“而在磁约束的基础上，氢硼等离子体在反应堆腔室中运转时，氢原子核之间同样会产生碰撞和聚变反应，进而产生少量的中子。”
“这一点其实和氘氦三聚变是一样的，氘氦三聚变中产生的少量微小型中子也是来源于氘与氘的碰撞。”
“所以从中子的角度上来考虑，氢硼聚变和氘氦三聚变并没有什么太大的区别。”
梁曲思索了一下，开口道：“那使用氘氦三聚变的话，聚变过程中诞生的少量微中子怎么解决？”
“这可是聚变反应产生的中子，都会携带强能量，对设备和材料造成极大的破坏。”
徐川：“这个我暂时也没有什么太好的解决办法，后续根据实验数据来看吧。”
“不过理论上来说，氘氦三聚变产生的中子在质量上很小，远比不上氘氚聚变产生的中子，所以对于它的防护，条件要求肯定没氘氚聚变那么的高。”
“而条件越低，我们对其的防护使用的材料也就越少，每少一分材料，就能空余出来一部分的空间。”
顿了顿，他接着道：‘而且我考虑氘氦三聚变的主要原因其实不是这个，我考虑使用它的原因在于聚变产物。’
“氢硼聚变的产物是氦和能量，而氘氦三聚变的产物是氦和质子，高能质子是氘氦三聚变的主要产物，也蕴含着的大量的能量。”
“相对比氘氚聚变产生的能量大部分都在高能中子里面来说，高能质子不对材料和设备进行损伤，且可受磁场约束，而可约束就代表着我们能对其进行利用。”
“因此氘氦三聚变远比其他的原料更加适合小型化的聚变装置。”
“不仅仅是小型化可控核聚变技术，这其实也是二代可控核聚变技术的方向。”
“一代氘氚聚变使用的氚元素在地球上存量极少，依赖于锂金属来进行氚自持，但锂金属的存量在地球上也是有限的。”
“如果能借助小型化可控核聚变的基础完成氘氦三聚变技术的话，接下来的开发月球工程也能跟着一起受益。”
选择氘氦三聚变为小型化可控核聚变技术的首要方向，月球的开发也是原因之一。
正如他18年的时候在诺贝尔讲座时所说的，只有向往宇宙星海的文明，才有足够的潜力与未来。
听到徐川这样说，梁曲若有所思的想了会，紧接着开口道：“如果是这样的话，那接下来我们的工作除了完成仿星器的点火运行发电，验证仿星器同样可以实现可控核聚变技术外，剩下的就是以氘氦三为原料进行实验了。”
徐川点了点头，道：“对，接下来能源研究所的重点工作，就是这两部分。”
“我需要你们更多的收集氘氦三聚变的数据，确定它是否能成功，以及诞生的少量微中子到底有多大的破坏力这些。”
闻言，梁曲深吸了口气，认真的点头道：“明白，那接下来的方向，就是这两大块了。”
徐川笑着道：“那就交给你们了，辛苦了。”
梁曲咧嘴笑道：“辛苦啥，最辛苦最艰难的部分都已经被徐院士你解决掉了，我们做的，只不过是在你提供的思路基础上继续前进而已。”
顿了顿，他接着道：“那今天就先这样，我这边去安排和调整工作计划。”
徐川笑道：“嗯，我会尽快完成永磁体仿星器的设计和构造的，等这部分的工作完成后，剩下的时间，我大概会投入到空天发动机的研究那边的去了。”
“而小型化可控核聚变技术的发展，就交给你和能源研究所了。”
梁曲再度深吸了口气，郑重的点了点头，应道：“请徐院士放心，能源研究所一定完成工作。”
梁曲离去，徐川笑着摇了摇头，将桌上的稿纸收拢了回来，继续着自己的设计。
小型化可控核聚变技术很重要，但这并不能让他将所有时间都投入到这个上面。
对于航天航空的发展，以及载人登月工程的探索，小型化可控核聚变技术只是其中的一部分。
人嘛，不可能一条腿走路的，那不叫走路，那叫做蹦跶。
而蹦跶多了，很容易摔跤的。
相对比之下，空天发动机的设计，也同样值得他将时间投入进去。
这两样技术，无论哪一项单独出现，都没法对航天技术造成太大的改变，但如果一起出现的话，将直接颠覆整个航天领域。
甚至，直接颠覆整个世界的格局。
毕竟，这个世界的规则是，不管科技如何发展，拳头大的，才能掌握道理。
将小型化可控核聚变技术的发展交给能源研究所那边去进行后，徐川就没再管了。
手中的永磁体仿星器的技术花费了他整整一周的时间才完成构思，资料在第一时间送往了华国聚变能源电力股份有限公司，也就是破晓示范堆工程那边，通过超算中心进行验证和后续的调整。
这部分的工作也急不来，需要相对漫长的时间来完成。
毕竟涉及的东西是可控核聚变反应堆，如果构思和反应堆的构造出现了问题，那么后果将不堪设想。
轻则等离子体运行实验发生意外，重则直接出现聚变堆爆炸的事情也不是没可能。
所以在弄完了自己的工作后，徐川也没急，将剩下的事情交给了超算中心后，他则来到了航天研究所。
空天发动机，同样是他重点关注的对象。
研究所中，徐川找到了正在进行办公的翁筠宗。
和其他三大研究所的人员不同，航天研究所的负责人翁筠宗是从川都航天研究机构那边调过来。
不仅仅是负责人，航天研究所的很多研究员，也都是从川都航天基地，九泉航天研究所那边或调或挖过来的。
办公室中，看到敲了敲门后走进来的徐川，翁筠宗愣了一下，随即满脸笑容的起身迎接。
“徐院士，您来了。”
徐川笑着开口道：“最近其他方面的工作都比较忙，没怎么来这边，和我聊聊空天发动机的具体研究情况吧。”
翁筠宗点了点头，笑道：“没问题。”
应了一声，他招呼过来助理泡了两杯茶，亲自端了一杯递给徐川后，笑着开口道：“关于空天发动机的设计，目前来说暂时都还算顺利。”
“有徐院士您之前提供的思路，大体上的设计图我们这边已经完成了，您需要看看吗？”
闻言，徐川眼神中流露出好奇和兴趣，快速点了点头，有些讶异的问道：“这么快的吗？”
虽然知道国内的研究机构在有了思路和理论的基础上，进行拓展的能力很强，但能这么快就将空天发动机的设计弄出来，还是挺让人惊讶的。
毕竟这可是一套脱离于电磁推进系统的全新发动机设计，在强度、电磁推进、推力、结构等方面都需要进行重新的设计构造。
而航天发动机的设计，哪怕是理论已经完成了，其复杂度依旧往往需要极其漫长的时间来解决的。
严格的来说，研制一款全新发动机，不知道要多长时间，因为需要大量前期的基础研究和关键技术攻关。
如果仅从立项开始算，估计最少十年以上。如果技术都是现成的，出产品也得十年左右。
比如米国装载在F-22、F-35等战斗机上的F119涡轮风扇发动机，从研发到设计，就经历了足足八年的时间。
当然，空天发动机的设计远没有那么复杂。
一方面是它有理论基础和前行，可以通过霍尔推进器和电磁推进器来进行改造。
另一方面则是它对于机动性外，敏捷性，高隐身性，超声速巡航与短距起降能力这些战机要求的东西没有要求。
毕竟它目前的主要用途是航天飞机，唯一的要求就是推力足够大。
在少了这些严苛的要求后，图纸的设计自然简单了很多。
不过能在短短几个月的时间内弄出来，这速度还是挺让人惊讶的。
翁筠宗笑着道：“一方面是从各大航天机构那边挖了不少人才过来，另一方面则是杨弘院士那边给与了不少的帮助。”
“天宫上的霍尔推进单元的资料和详细数据，杨弘院士提供了不少，这极大的简便了我们的设计工作。”
徐川点了点头，道：“这倒是麻烦杨院士了，带我去看看设计图吧。”
杨弘院士是天宫空间站的总设计师，有关空天发动机的方向和设计，还是他和对方聊出来的。
翁筠宗点点头，起身道：“的确是麻烦了杨院士不少，研究所这边给他酬劳他也拒绝了。”
徐川笑着道：“之前我杨院士聊过了，如果咱们的空天发动机做出来了，他希望能第一批的应用到他的空间站上。”
翁筠宗恍然‘哦’了一声，点了点头，笑道：“原来是这样的。”
他之前都还在奇怪来着，为啥天宫空间站的总设计师会对他们的空天发动机项目这么上心，原来点在这里。
老实说，就国内目前的学术环境，能和你交流一些东西就很不错了，像那位杨院士这般，免费提供各种资料技术的，没有红头文件压根就是在做梦。
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所谓的可控核聚变，追溯到底其实只不过是是两个或多个较轻的原子核聚合成一个或多个较重的原子核和其它粒子的反应。
在人类研究可控核聚变技术的漫长时间里，其主流方向虽然是氘氚聚变，但并不代表着没有其他的研究方向的。
氘氚、氘氦三、氦三/氦三、氘氘、氢硼.等等都是研究方向。
主流是氘氚聚变，也只是因为这条路线从理论上来说最为容易而已。
其实除了这些外，碳、氧、硅、铁、金、银等等目前人类所发现的所有元素，理论上来说，其实都是可以进行聚变的。
只不过以铁元素为界限，在铁元素之前的轻元素，聚变释放能量。
而到了铁，以及铁之后的元素，聚变则需要吸收能量。
宇宙中的恒星之所以只能聚变到铁元素，后续的重元素，比如黄金都需要超新星爆发来形成，原因也就在这里。
铁和铁之后的重元素在达到了一定的质量后，会在引力的作用下剧烈的收缩，释放出巨大的引力势能，形成超新星爆发，进而形成各种重元素。
当然，重元素的聚变目前根本就不是人类文明能掌控的东西。
别说重元素的聚变了，就是氦三/氦三的聚变，如果需要使用磁约束技术进行掌控的话，都需要将等离子体湍流的温度提升到十几亿度，这远远不是目前的科技能做到的。
所以可供小型化可控核聚变技术的选择，其实并不多。
办公室中，听着梁曲的询问，徐川笑了笑，开口说道：“在你说的这些聚变原料中，其实能选择的，也就两种而已，你应该知道。”
闻言，梁曲略微思索了一下后点了点头，道：“氦三/氦三聚变首先可以排除了，纯氦三聚变要求的温度太高，目前的技术根本就无法控制。”
“氘氘聚变的要求同样不低，虽然理论上来说纯氘聚变的温度要求并不算高，但这种聚变反应的截面很小，而且产物以微小中子为主，不符合降低聚变堆大小的要求。”
“至于剩下，只有最后两种了。”
徐川笑着点了点头，道：“没错，剩下的选择就只有氘氦三聚变和氢硼聚变这两种了。”
闻言，梁曲思索了一下，开口道：“如果要单纯的抛开中子的影响，氢硼聚变会更合适一些，从聚变公式和原理来看，氢硼聚变无中子的产生，而氘氦三聚变的产物虽然以质子为主，但还是会有少部分微小中子产生的。”
徐川摇了摇头，道：“相比较氢硼聚变，我更偏向氘氦三聚变一点。”
听到这话，梁曲好奇的看了过来，问道：“怎么说？”
徐川沉思了一下，开口道：“氢硼聚变虽然是一种理想的无中子聚变反应，但是要实现它还需要克服很多技术难关。”
“而且氢和硼-11原子核之间更强的斥力，需要更高的温度和压力，理论上来说会比氘氦三聚变更高。”
“此外，氢硼聚变也并非完全不产生中子，你的理论是基于惯性约束聚变的。”
“以惯性约束为基础，配置好氢硼的原料比例后，的确是不会有中子产生。但是我们所使用的手段是磁约束。”
“而在磁约束的基础上，氢硼等离子体在反应堆腔室中运转时，氢原子核之间同样会产生碰撞和聚变反应，进而产生少量的中子。”
“这一点其实和氘氦三聚变是一样的，氘氦三聚变中产生的少量微小型中子也是来源于氘与氘的碰撞。”
“所以从中子的角度上来考虑，氢硼聚变和氘氦三聚变并没有什么太大的区别。”
梁曲思索了一下，开口道：“那使用氘氦三聚变的话，聚变过程中诞生的少量微中子怎么解决？”
“这可是聚变反应产生的中子，都会携带强能量，对设备和材料造成极大的破坏。”
徐川：“这个我暂时也没有什么太好的解决办法，后续根据实验数据来看吧。”
“不过理论上来说，氘氦三聚变产生的中子在质量上很小，远比不上氘氚聚变产生的中子，所以对于它的防护，条件要求肯定没氘氚聚变那么的高。”
“而条件越低，我们对其的防护使用的材料也就越少，每少一分材料，就能空余出来一部分的空间。”
顿了顿，他接着道：‘而且我考虑氘氦三聚变的主要原因其实不是这个，我考虑使用它的原因在于聚变产物。’
“氢硼聚变的产物是氦和能量，而氘氦三聚变的产物是氦和质子，高能质子是氘氦三聚变的主要产物，也蕴含着的大量的能量。”
“相对比氘氚聚变产生的能量大部分都在高能中子里面来说，高能质子不对材料和设备进行损伤，且可受磁场约束，而可约束就代表着我们能对其进行利用。”
“因此氘氦三聚变远比其他的原料更加适合小型化的聚变装置。”
“不仅仅是小型化可控核聚变技术，这其实也是二代可控核聚变技术的方向。”
“一代氘氚聚变使用的氚元素在地球上存量极少，依赖于锂金属来进行氚自持，但锂金属的存量在地球上也是有限的。”
“如果能借助小型化可控核聚变的基础完成氘氦三聚变技术的话，接下来的开发月球工程也能跟着一起受益。”
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正如他18年的时候在诺贝尔讲座时所说的，只有向往宇宙星海的文明，才有足够的潜力与未来。
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徐川点了点头，道：“对，接下来能源研究所的重点工作，就是这两部分。”
“我需要你们更多的收集氘氦三聚变的数据，确定它是否能成功，以及诞生的少量微中子到底有多大的破坏力这些。”
闻言，梁曲深吸了口气，认真的点头道：“明白，那接下来的方向，就是这两大块了。”
徐川笑着道：“那就交给你们了，辛苦了。”
梁曲咧嘴笑道：“辛苦啥，最辛苦最艰难的部分都已经被徐院士你解决掉了，我们做的，只不过是在你提供的思路基础上继续前进而已。”
顿了顿，他接着道：“那今天就先这样，我这边去安排和调整工作计划。”
徐川笑道：“嗯，我会尽快完成永磁体仿星器的设计和构造的，等这部分的工作完成后，剩下的时间，我大概会投入到空天发动机的研究那边的去了。”
“而小型化可控核聚变技术的发展，就交给你和能源研究所了。”
梁曲再度深吸了口气，郑重的点了点头，应道：“请徐院士放心，能源研究所一定完成工作。”
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对于航天航空的发展，以及载人登月工程的探索，小型化可控核聚变技术只是其中的一部分。
人嘛，不可能一条腿走路的，那不叫走路，那叫做蹦跶。
而蹦跶多了，很容易摔跤的。
相对比之下，空天发动机的设计，也同样值得他将时间投入进去。
这两样技术，无论哪一项单独出现，都没法对航天技术造成太大的改变，但如果一起出现的话，将直接颠覆整个航天领域。
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这部分的工作也急不来，需要相对漫长的时间来完成。
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轻则等离子体运行实验发生意外，重则直接出现聚变堆爆炸的事情也不是没可能。
所以在弄完了自己的工作后，徐川也没急，将剩下的事情交给了超算中心后，他则来到了航天研究所。
空天发动机，同样是他重点关注的对象。
研究所中，徐川找到了正在进行办公的翁筠宗。
和其他三大研究所的人员不同，航天研究所的负责人翁筠宗是从川都航天研究机构那边调过来。
不仅仅是负责人，航天研究所的很多研究员，也都是从川都航天基地，九泉航天研究所那边或调或挖过来的。
办公室中，看到敲了敲门后走进来的徐川，翁筠宗愣了一下，随即满脸笑容的起身迎接。
“徐院士，您来了。”
徐川笑着开口道：“最近其他方面的工作都比较忙，没怎么来这边，和我聊聊空天发动机的具体研究情况吧。”
翁筠宗点了点头，笑道：“没问题。”
应了一声，他招呼过来助理泡了两杯茶，亲自端了一杯递给徐川后，笑着开口道：“关于空天发动机的设计，目前来说暂时都还算顺利。”
“有徐院士您之前提供的思路，大体上的设计图我们这边已经完成了，您需要看看吗？”
闻言，徐川眼神中流露出好奇和兴趣，快速点了点头，有些讶异的问道：“这么快的吗？”
虽然知道国内的研究机构在有了思路和理论的基础上，进行拓展的能力很强，但能这么快就将空天发动机的设计弄出来，还是挺让人惊讶的。
毕竟这可是一套脱离于电磁推进系统的全新发动机设计，在强度、电磁推进、推力、结构等方面都需要进行重新的设计构造。
而航天发动机的设计，哪怕是理论已经完成了，其复杂度依旧往往需要极其漫长的时间来解决的。
严格的来说，研制一款全新发动机，不知道要多长时间，因为需要大量前期的基础研究和关键技术攻关。
如果仅从立项开始算，估计最少十年以上。如果技术都是现成的，出产品也得十年左右。
比如米国装载在F-22、F-35等战斗机上的F119涡轮风扇发动机，从研发到设计，就经历了足足八年的时间。
当然，空天发动机的设计远没有那么复杂。
一方面是它有理论基础和前行，可以通过霍尔推进器和电磁推进器来进行改造。
另一方面则是它对于机动性外，敏捷性，高隐身性，超声速巡航与短距起降能力这些战机要求的东西没有要求。
毕竟它目前的主要用途是航天飞机，唯一的要求就是推力足够大。
在少了这些严苛的要求后，图纸的设计自然简单了很多。
不过能在短短几个月的时间内弄出来，这速度还是挺让人惊讶的。
翁筠宗笑着道：“一方面是从各大航天机构那边挖了不少人才过来，另一方面则是杨弘院士那边给与了不少的帮助。”
“天宫上的霍尔推进单元的资料和详细数据，杨弘院士提供了不少，这极大的简便了我们的设计工作。”
徐川点了点头，道：“这倒是麻烦杨院士了，带我去看看设计图吧。”
杨弘院士是天宫空间站的总设计师，有关空天发动机的方向和设计，还是他和对方聊出来的。
翁筠宗点点头，起身道：“的确是麻烦了杨院士不少，研究所这边给他酬劳他也拒绝了。”
徐川笑着道：“之前我杨院士聊过了，如果咱们的空天发动机做出来了，他希望能第一批的应用到他的空间站上。”
翁筠宗恍然‘哦’了一声，点了点头，笑道：“原来是这样的。”
他之前都还在奇怪来着，为啥天宫空间站的总设计师会对他们的空天发动机项目这么上心，原来点在这里。
老实说，就国内目前的学术环境，能和你交流一些东西就很不错了，像那位杨院士这般，免费提供各种资料技术的，没有红头文件压根就是在做梦。
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