第九百三十章:聚变反应堆结构
无论是氘氚聚变,还是氦三聚变,亦或者是氢硼聚变技术,其实理论都是一样的,那怕是底层框架也都是相同的。
区别只在于具体的工程实现和核心难题上。
其实仅从工程难度和发电效率等综合因素来看,氦三核聚变反应堆其实是非常完美的模式,几乎不产生中子,聚变反应产生的带电粒子可以直接发电。
相比于传统的烧开水,这种能量转化效率甚至可以突破80%。
但氦三核聚变有个致命缺点,那就是氦三在这个星球上储量极其稀少,几乎百分百的氦三都开采自月球。
如果灯塔有地月飞行器,还可以冒险去月球开采氦三。
但现在,只能四处搜罗氦三储备。
这会严重限制灯塔的发展。
杨学斌要对抗玛娜生态,甚至是直面高维文明,能源决不能成为短板。
另外就是抛开高维文明的‘圈禁’不谈,如果真想开启星际大航海,采用氦三为核聚变能源将会在星空中面对燃料稀缺的问题。
倒不是没有氦三,而是开采难度问题。
就比如说在木星大气中就有丰富的氦三,但这些氦三主要集中在大气层超过4800公里的深处,开采难度极高。
相比较而言,氢硼聚变虽然在工程难度上比较高,但氢气是宇宙中最丰富的元素,随处可见的气态星球都是天然的能源站。
至于硼元素。
在宇宙范围内,硼元素是极其稀缺的,丰度仅为氦三的万分之一。
因为硼元素不是来自于恒星造物,只能靠宇宙射线“撞碎”碳、氮等重元素得来,产量极低,且恒星内部还会把它烧掉。
但现实情况却是在固态星球硼元素很容易富集,开采和提炼难度也很低。
因此综合考虑,就能源丰度和获取难度上来说,在星际中氢硼作为燃料前景要远超氦三。
相比于氦三聚变,氢硼聚变除了燃料更容易获得外,还有个很大的优势,那就是完全不产生中子,这意味着氢硼聚变反应堆无需厚厚的中子屏蔽层。
这也意味着氢硼聚变反应堆可以做到更小更紧凑。
未来做到卡车大小,甚至更小都有可能。
不过这一切的前提是必须是能够解决氢硼聚变的点火问题,因为氦三点火仅需要五亿度,而氢硼聚变至少需要10亿度以上。
等氢硼聚变技术实现后,下一步就是攻克重核聚变技术。
也就是流浪世界的‘烧石头’。
如果能够完成重核聚变技术,才算是能源无穷无尽。
实际上最完美的技术是以纯氢为燃料,只可惜在目前的理论框架下,在工程上几乎没有实现的可能性。
但基础理论是在不断发展的。
或许某一天,在新的基础理论下,可以研发出纯氢为燃料的技术。
那才是真正的能源无穷无尽。
当然,这仅是就核聚变技术而言,实际上还有其他能源技术在未来很有前景。
比如说反物质。
以及传说中的真空能。
……
杨学斌一边快速翻阅着旧世界的氢硼聚变技术,机械之主的天赋也在同步启动,他脑海中不断浮现出各种模型和结构,一步步完善氢硼聚变反应堆。
在时间的流逝中,氢硼聚变反应堆逐渐成型。
这个氢硼聚变反应堆呈细长的雪茄型,结构可以分为五层:
1:最核心的无中子的真空腔体。
这是聚变发生的地方,温度维持在30亿摄氏度左右。
内壁不再使用厚重的铍或钨,而是使用液态锂或液态锡组成的“瀑布帘”。
它们像水幕一样沿着内壁流下,既能吸收等离子体辐射出的X射线,又能带走极热,最关键的是完全不用考虑中子辐照带来的脆化问题。
2.超导磁约束系统。
因为不需要厚重屏蔽层,磁体可以紧贴着真空腔体。
磁体分为两组:一组产生纵向磁场将等离子体压成细长条;
另一组在两端形成磁镜效应,像两堵无形的墙,防止高温等离子体从两端喷出去。
3.燃料注入器
氢硼燃料不能像烧煤气那样吹进去,否则会瞬间冷却等离子体。
注入器像一把电磁轨道枪,它将冷冻成微球的固态氢硼燃料,以每秒数百公里的速度射进等离子体最热的核心区域。
微球表面瞬间气化并电离,精准补充被烧掉的燃料,同时维持等离子体密度稳定。
4.能量转换器(DEC)。
在等离子体腔室外围,布置一组反向线圈。
高能带电粒子冲入这个磁减速区时,会像水流推动水车一样,直接在线圈中感应出高压直流电,这套系统的理论转换效率高达85%。
5.灰渣排气与精炼系统
虽然无中子,但反应会产生氦灰,也就是α粒子在失去能量后变成的普通氦气。
我们沿磁力线设计了一个偏滤器,专门引导氦灰和未燃烧的燃料排出。
排出的气体进入一个微型离心分离塔,将氦气(惰性废物)排出,将未反应的氢和硼重新提纯,打回燃料注入器循环利用。
出设计图纸很容易,工程实现才是难点。
不过说实话,相比于中微子通讯技术,氢硼聚变反应堆技术就有简单多了。
利用机械之主的能力,杨学斌一个个去攻破技术上的难关,等他完全将所有技术难点都解决了后,看看时间已经是凌晨两点多了。
他将氢硼聚变所需要的零部件和材料列成清单发给了物资部,优先级上与中微子通讯技术一样,或许氢硼聚变反应堆还会比中微子通讯技术更早出现。
原因很简单,旧世界有非常成熟的氦三聚变反应堆技术。
氢硼聚变只需要在氦三聚变上进行改进,而中微子通讯技术却需要从零开始研究。
不过这样也好。
随着氢硼聚变反应堆面世,他就可以着手考虑扩建灯塔,甚至是建造天空之城了。
天空之城,说简单也简单。
无非就是氢硼聚变反应堆搭配反重力引擎,将一个巨大的钢铁平台给升起来,然后再在钢铁平台上进行建设就可以了。
当然,考虑到空气动力学,最终的天空之城与目前灯塔外型其实大差不差。
否则遇到恶劣天气,天空之城可能会被直接掀翻。
但相比于灯塔,天空之城的布局会更加合理。
毕竟这以前就是座监狱而已,肯定没办法和定位为‘城市’的天空之城相比。
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