第346章 清洁核能量块

  “提纯水和分解氢气的负担越来越重了,一个礼拜要耽误我一两天。”
  这是一天的分解氢气工作后,天明发出的抱怨。
  “核能虽然有一定的风险,但我实在不能这么无休止的分解氢气下去了。”
  必须开发核能!
  ……
  核能有两种,一种是裂变核能,另一种是聚变核能。
  裂变类型的核能,主要以铀、钚以及它们的同位素组成,这些核材料,不是一种稳定的物质,它们会随着时间的延长,发生衰变,释放出中子,变成两种或两种以上的其他物质,并释放出大量能量。
  自然界中,所有相对原子质量较高的物质,都有向下衰变的可能,最后衰变成较为稳定的元素。
  而铀和钚这两种元素,衰变的速度比较块,比较明显而已。
  铀和钚的纯度较高时,会发生链式反应:即裂变的原子核,会向外散发多余中子,最后引发另一个原子核的裂变,一传二、二传四、四传至无穷……然后,威力巨大的原子弹爆炸了。
  原子弹爆炸的过程中,会释放大量的热和有害辐射,还会产生放射性尘埃,受到辐射伤害的生物,只要超过一定的剂量,基因发生改变,基本逃脱不了患上各种癌症的风险。
  聚变类型的核能,主要是由重氢元素组成,氘、氚,氦3元素等,都是可以用作聚变反应的核材料。
  聚变材料不会衰变,没有辐射危害,清洁、卫生。而且聚变材料发生聚变反应后,产生的能量,比裂变反应大的多:1公斤聚变材料聚变后释放的能量,大概是1公斤裂变材料的10倍。
  另外,氘元素在海水中的储量巨大,几乎到了用之不竭的地步。
  地球的海水中,每一升海水,含有氘0.03g,释放出的能量,等于300升汽油燃烧后释放的热量……水的能量密度,远远比汽油高。
  天明不知道蓝水星的海水中,氘的含量是多少?但肯定不会太少。
  裂变反应,已经被地球人所掌控,并建造出了一座座的核电站,发出的电力,约等于总发电量的15%。
  而聚变反应,至少要在数百万度的高温环境下才能触发,且反应极其猛烈,不易掌控,它可以以氢弹爆炸的形式瞬间发生,但不能像裂变反应那样,通过改变核反应堆中核燃料棒的数量,就能调节控制。
  要做到可控核聚变,制造出“人造太阳”,以人类的科技发展水平,至少还要等20年。
  天明目前想利用的核能,当然是实现难度更低一点的裂变核能。
  不过,根据几名能源专家的设想,人造太阳装置,貌似天明也有办法制造出来,但要制造出的那套设备实在太复杂了,且体积庞大,天明不想在这上面浪费太多的时间。
  裂变核能的发电装置,则简单一些,几天时间就能搞定了。
  不过,天明也有一些顾虑。
  那就是核辐射。
  如何才能最大限度的减少和避免核辐射。
  甚至,最好做到没有核辐射。
  安全第一,天明可不想弄出一个像福岛那样的不定时炸弹出来,最后把自己给害了。
  “老板,放射性射线,是核材料发生衰变时,产生新物质的过程中,电子能级跃迁产生的,几乎无法避免。除非你制造出不会发生衰变的核材料出来。再在某种条件下,引发这种材料发生衰变,这样,至少能在搬运核材料的过程中,避免这种危害。”专家马玉琛道。
  “对啊,造出一种全新的、安全的核材料出来不就行了,我回去想想办法。”
  回到小蓝星号上,在自己温暖的房间内,天明摸索了七天,终于将一种全新的核材料制造了出来。
  该核材料的“创造”过程,可谓曲折。
  首先,天明发现了铀元素的衰变原理:它的原子核由非常多的中子与质子构成,原子量相当高,达到了238,但是非常不稳定,随时有分裂成两个以上原子核的趋势,只是由于“闸门”的阻止,才没有马上衰变。
  而这个“闸门”,就成了天明重点研究的目标,并做了数百次实验,与普通的铁、氦、氮、金等元素进行对比后,终于弄懂了其原理。
  所有原子核内的“闸门”,其实就是中子与中子的构造。
  一般而言,原子核内的质子,是带正电的,与其他同样带正电的质子,有同性相斥的反应,这也就导致,原子核内的质子越多,相互间的斥力越大,发生裂变的可能性,也就越大。
  中子是不带电的,它有一项神奇的能力:它能将多个质子聚集到原子核中,并保持一种稳定的状态,起到了很好的“闸门”作用。
  原子核中的质子数量多了,中子需要起到的“闸门”作用就越大。这也就导致一个结果,原子序数越高的元素,原子量越大,保持着一个几乎同时递增的规律。
  天明实验了一下,将四个铁元素的原子核合并在了一起,合成了一种全新的元素,再撤走静场空间,新元素立刻发生衰变,分裂成了多种物质。
  再又试着将其他原子核合在一起,种类、个数都不一,合成出来的重核元素,有的发生了裂变,有的相对稳定,没有马上发生裂变。
  这种碰运气式的实验,并不具有很强的代表性,即便天明合成出了几种原子核不太稳定、又不易发生裂变的元素,但只要他将这几种元素,生产出一定的量后,聚集在一起,低概率累加效果之下,立刻显示出较大的放射性……这就不能看成是一种清洁核燃料了。
  天明需要的,是一种在常态下,完全不会衰变的核材料。
  他试了另一种方法。
  这种方法,名叫质中子注入法。
  他先将超过300种元素的原子,从蓝水星的海水中全部提纯出来。
  每种元素的原子,取一亿个,然后开始原子核轰击实验。
  在静场空间中,300亿个原子,每个原子的原子核,他先轰击一个质子进去,看其能否保持稳定。
  然后,再轰中子进去,轰击的个数,为一二三个不等,但至少会轰击一个以上。
  这样,所有原子核,都开始了增加一个质子后,再递增一二三个数量不等中子的实验过程。
  这个过程中,有些原子核崩溃了,裂变成了两种或两种以上的稳定元素。
  还有些原子核,坚持了下来,完成了原子量不断累积的过程。
  最终,经过不断筛选,天明挑出了60余种非常稳定,原子量却非常大的元素出来……这其中大部分,都是从来没出现过的新元素。
  然后,天明再对这60余种元素进行增值,每样都生产了100g,测量其放射性。
  结果,有48种元素有放射性,甚至,有一种元素在衰变的过程中,释放出了数十个中子,从而引发了恐怖的链式反应,在天明的异能空间内发生了爆炸,其爆炸当量,应当在300吨t-nt以上。
  不过还好,这没有对有所准备的天明,产生什么伤害,他只不过马上将那种元素排除了。
  没有放射性的10多种元素,天明不确定其是否足够稳定。
  于是,他又做了几次质子轰击实验,最后,找到了10余种元素的边界值,选用其中4种,作为候选材料。
  最后,为了选出最适合充当核材料的物质,天明做了高能中子轰击实验——看看在高能中子的轰击下,核材料,是否会发生裂变?
  结果,四种元素中,天明找到了最适合充当核材料的元素——核能一号。
  核能一号的原子量为343,质子数117个,中子数226个。
  核能一号的原子核,遭遇到一个动能为986ev的高能中子轰击时,原子核内部的稳定结构,立刻裂变瓦解,然后,生成五六种原子量较小的新物质,并释放出8个自由的中子。
  8个自由中子中,大概有2-3个,会携带超过986ev的动能,而具备这种动能的中子,能将下一个原子核,也撞的四分五裂,链式反应,就这样发生了。
  全新的核材料被天明“创造”出来了,他找到了那个“闸门”,那个稳定的“闸门”,从而让这种物质,在常态下,不会发生任何衰变。
  而高能中子对其“撞击”后,破坏了原子核的平衡,于是,链式反应发生了,它又具备了可裂变的属性。
  “这、这怎么可能?怎么可能有这么神奇的物质?”
  马玉琛听天明描述完他手里那块黑漆漆的“板砖”的时候,难以置信地道。
  “这种物质是从哪里来的?从这个星球上开采的么?”他又接着问了一句。
  “你别管哪里来的了,用这种核材料,能不能制造出核能发电船出来?”天明将板砖扔进异能空间,不耐烦地对他道。
  “能,当然能!很快就能造出来。”马玉琛激动地道。
  接下来的几天,天明全身心投入到了核能发电船的设计与制造当中。
  核能发电的工作原理,和火力发电区别不大,不过一个燃烧的是核燃料,一个使用的是化石燃料。
  天明制造出的核反应堆,设计装机容量500兆瓦,极限容量1000兆瓦。最外壳用坚硬的银钢材料制成,内部还有几层防辐射材料、保温材料、耐高温材料、中子反射材料……一层又一层,整个核反应堆外壳的厚度,超过了一米,几乎不会露出一丁点辐射出来。
  加上两台蒸汽轮发电机组、储电设备、变压设备,整艘核能发电船,上面全部是电力设备。
  核能发电船的排水量为2.8万吨,造出来后,只要一艘,就能解决整支舰队的能源问题。
  ……

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