氦3,是一種氦氣同位素氣體,氣體具有無色,無味,無臭穩(wěn)定的氣體!
當(dāng)然最讓氦3出名的是,其是可控核聚變關(guān)鍵燃料。
21世紀(jì)掀起了登月計(jì)劃狂潮,就是因?yàn)楹?是可控核聚變關(guān)鍵燃料,相當(dāng)于未來時(shí)代的石油,誰搶占更多的氦3資源,誰在未來能源就擁有更多的話語權(quán)。
因?yàn)楹?是太陽輻射帶來的,因?yàn)榈厍虼艌霰容^強(qiáng)的原因,使得只有極少能夠穿透地球磁場來到地球,幾十億年來地球上累積的氦3儲(chǔ)量也就是幾百公斤,能夠開采利用的估計(jì)連一百公斤都不到。
而月球不一樣,月球擁有著豐富的氦3資源,其在月球分布得很均勻,總量超過了一百萬噸氦3資源!
也正是因?yàn)槿绱耍壳笆澜绺鲊目煽睾司圩儗?shí)驗(yàn),是通過氘與氚反應(yīng)形成氦3,然后再進(jìn)行核聚變反應(yīng)。
對于華夏而言,這也是必須經(jīng)歷這一步,在沒有可控核聚變提供強(qiáng)大能源下,想要在月球上從土壤中提煉氦3,那無疑是癡人說夢話,幾乎是不可能的。
嫦娥5號廢了九牛二虎之力,也無非從月球帶回10公斤的月壤,而這一次性帶回10公斤月壤已經(jīng)算是量很大的。而月壤中的氦3含量,大概1噸月壤只能提煉4—5克氦3,10公斤的月壤能夠提煉的氦3簡直是可以忽略不計(jì)。
所以,秦元清設(shè)計(jì)的“金烏裝置”,也得先是氚與氘反應(yīng)形成氦3,然后再以氦3舉行核聚變反應(yīng)。
而這其中涉及到的等離子流體現(xiàn)象,就是一個(gè)難題,如何在這樣的一個(gè)復(fù)雜能量反應(yīng)中,保證材料的穩(wěn)定,也是一個(gè)重中之重。
核聚變產(chǎn)生的高溫,那是高達(dá)5000萬攝氏度甚至是一億攝氏度,這么高的溫度,沒有任何一種材料可以承受這么高的溫度。所以,從一開始科學(xué)家們研究可控核聚變,從未想過去研發(fā)一種可以承受5000萬攝氏度甚至是一億攝氏度高溫的材料。
從一開始,可控核聚變的思路就是通過磁場約束聚變高溫區(qū)域,使得裝置材料并不與聚變高溫區(qū)域接觸,這一點(diǎn)上,不管是托卡馬克還是仿星器,亦或者秦元清設(shè)計(jì)的‘金烏裝置’,本質(zhì)上都是一樣的。
托卡馬克是利用很多束在空間方位上均勻分布于各個(gè)角度的激光產(chǎn)生的光壓來使核聚變材料束縛在中間。仿星器是利用環(huán)形的電磁場使得聚變材料被限制在一個(gè)環(huán)形內(nèi),從而達(dá)到束縛的目的。
而之所以到目前兩種裝置的可控核聚變實(shí)驗(yàn)都還停留在秒的時(shí)代,就是因?yàn)椴还苁峭锌R克還是仿星器,都無法保證核聚變過程中對聚變的核燃料的有效束縛。可能核聚變最初一段時(shí)間里還能維持,但到了中后期,肯定會(huì)變得混亂!
而秦元清設(shè)計(jì)的‘金烏裝置’,實(shí)際上形狀如八卦,中間的兩個(gè)魚眼不斷進(jìn)行反應(yīng),而高溫則是被限制在八卦形狀內(nèi),使得在這個(gè)強(qiáng)大磁場內(nèi)部,高溫不會(huì)直接與裝置材料相接觸,從而保證反應(yīng)的發(fā)生和持續(xù)。
不過這個(gè)裝置,需要He3原子探針技術(shù),以確保能夠隨時(shí)探測反應(yīng)裝置里面的反應(yīng)。
在理論物理學(xué)界的前沿研究領(lǐng)域中,對于一個(gè)難以預(yù)測的混沌系統(tǒng),比較常見的做法便是扔一顆粒子進(jìn)去探探路。通過對該粒子的觀察,間接對該系統(tǒng)進(jìn)行觀察。
而裝置中可控核聚變的關(guān)鍵燃料是氦3,不是氘也不是氚,氘與氚反應(yīng)是要形成氦3的,氦3才是進(jìn)行核聚變反應(yīng)的,因此探測氦3才是真正關(guān)鍵。
再者氦3的原子直徑足夠小,原子核結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不但從概率意義上盡可能避免了難以區(qū)分的多原子碰撞,而且更易于從等離子體中穿過。
通過He3原子探針來觀測氦3原子,就有著重大意義,以氦3原子的觀測簡介還窺探核聚變反應(yīng)的情況。
“在這裝置上設(shè)置一塊巴掌大的靶材料,用來捕抓從原子槍發(fā)射的氦3粒子,就能通過記錄發(fā)射周期內(nèi)氦3與氚原子碰撞發(fā)出的電磁波信號,以及最終氦3撞擊靶材時(shí)的攜帶能量、撞擊角動(dòng)量等等數(shù)據(jù),間接分析高溫壓狀態(tài)下等離子體攜帶的數(shù)據(jù)!”秦元清提出自己的想法,然后整理成文件,交給專業(yè)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。
而這個(gè)團(tuán)隊(duì),本身就是水木大學(xué)里面的,就已經(jīng)是全國最為頂尖的,不管是實(shí)驗(yàn)器材的先進(jìn)程度,還是研究人員,都是全國最頂尖的!
只有在實(shí)驗(yàn)中積累到足夠的數(shù)據(jù),秦元清才能根據(jù)大數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,才能進(jìn)一步的判斷。
可控核聚變項(xiàng)目,涉及到的不僅僅是物理相關(guān)領(lǐng)域,還涉及到化學(xué)、數(shù)學(xué)等等,就是因?yàn)樯婕暗降膶W(xué)科夠多的,導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目動(dòng)用的研究人員超過五萬人。
每一項(xiàng)技術(shù),或者是由一個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行,或者由多個(gè)團(tuán)隊(duì)配合進(jìn)行,而每一項(xiàng)技術(shù)都有專門的技術(shù)負(fù)責(zé)人,這些技術(shù)負(fù)責(zé)人毫無疑問都是世界一流科學(xué)家,是華夏科學(xué)家中的精英。
也正是如此,秦元清才有把握,能夠在4~5年內(nèi)完成可控核聚變的實(shí)驗(yàn)室階段的積累,宣告華夏掌握可控核聚變技術(shù)。
不然的話單靠他,想要搞出可控核聚變,起碼需要二十年時(shí)間才有可能!
秦元清對于ITER并不熱衷,就是因?yàn)樗⒉豢春肐TER,這個(gè)項(xiàng)目從1985年開始,想要建立第一個(gè)試驗(yàn)用的聚變反應(yīng)堆,希望在2010年建成一個(gè)實(shí)驗(yàn)堆,實(shí)現(xiàn)1500兆瓦功率輸出,而造價(jià)是100億美元。可是從一開始,ITER就充滿著各種坎坷,特別是2000年的時(shí)候美利堅(jiān)中途退出,更是讓ITER差點(diǎn)胎死腹中。直到2003年,隨著能源危機(jī)加劇,各國又重視起來,特別是華夏宣布加入了ITER計(jì)劃,方才使得ITER不至于胎死腹中,連帶著美利堅(jiān)也重返ITER計(jì)劃。
可是就算華夏這么一股強(qiáng)大力量,從2005年ITER正式立項(xiàng),造價(jià)從當(dāng)初的100億美元提升到120億美元,可是原計(jì)劃在2015年全面完成反應(yīng)堆,可是ITER計(jì)劃不斷延期,直到現(xiàn)在,依舊還未能成功。
在秦元清看來,可控核聚變技術(shù),就得一個(gè)強(qiáng)大國家投入巨額資金,堅(jiān)持不懈攻克難關(guān),才能真正的視線。如果是一個(gè)多個(gè)國家參與的組織,人心不齊,各自有各自的利益,再加上沒有一個(gè)有足夠威望的科學(xué)家作為統(tǒng)籌,想要視線可控核聚變,簡直是比登天還難!
到目前為止,像這種超級工程,從未出現(xiàn)過多國合作組織能夠真正的建成的。
這也是秦元清力推可控核聚變項(xiàng)目,由華夏投入巨資、調(diào)集龐大人力物力來進(jìn)行,就是因?yàn)槿绱耍?br/>
另一邊,接到秦元清的文件,負(fù)責(zé)研究He3原子探針技術(shù)的團(tuán)隊(duì),都紛紛進(jìn)行研究。
“真是匪夷所思,往等離子體中插入一根名叫氦3的探針,而它的體積只有一顆原子那么小!”一個(gè)青年研究人員都驚呆了。
他們這個(gè)研究團(tuán)隊(duì),是剛剛組建沒多久,專門研究He3原子探針技術(shù),一開始他們看到這個(gè)技術(shù)名稱,那是感覺到莫名其妙,畢竟聞所未聞,而且該怎么入手?
關(guān)鍵是這項(xiàng)He3原子探針技術(shù)的經(jīng)費(fèi)很高,高達(dá)1000萬人民幣的科研經(jīng)費(fèi)。
這是他們這個(gè)團(tuán)隊(duì),不管是哪個(gè)研究人員,參與的科研經(jīng)費(fèi)最多的。
“聽起來很難,也很不可思議,不過我相信秦院士不會(huì)隨意拍腦袋的,我們要做的,就是根據(jù)秦院士的方案,進(jìn)行試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)He3原子探針技術(shù)!”這項(xiàng)技術(shù)的負(fù)責(zé)人,是一個(gè)叫林英明的科學(xué)家,其年齡56歲,剛當(dāng)選院士沒多久。
林英明是水木大學(xué)出身的,從水木大學(xué)本科畢業(yè)后就出國留學(xué),獲得了博士學(xué)位,在普林斯頓大學(xué)工作一段時(shí)間后,在2011年返回水木大學(xué)任教,他是親眼看著秦元清鑄就神格,對于秦元清他和其他年輕人沒有什么兩樣,屬于秦元清的腦殘粉。
他很清楚,這個(gè)He3原子探針技術(shù)一旦成功,那么毫無疑問是個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)級的發(fā)明!
諾貝爾獎(jiǎng)并不僅僅只是獎(jiǎng)勵(lì)偉大的理論發(fā)現(xiàn),同樣不吝嗇于獎(jiǎng)勵(lì)那些改變?nèi)祟愇拿鞯闹卮蟀l(fā)明。
而毫無疑問,這個(gè)He3原子探針技術(shù)一旦成功,將推動(dòng)整個(gè)可控核聚變工程的發(fā)展!再考慮到這些年水木大學(xué)誕生一位位諾貝爾獎(jiǎng)得主,那么他作為這項(xiàng)技術(shù)負(fù)責(zé)人,毫無疑問是很有可能當(dāng)選諾貝爾獎(jiǎng)得主!
畢竟,更上面的頭,秦元清已經(jīng)宣布不再參與任何獎(jiǎng)項(xiàng)評選了,那么榮譽(yù)自然會(huì)落到底下的人。
想到自己有可能獲得諾貝爾獎(jiǎng),林英明的瞳孔中越來越亮,也越來越興奮。
這種能夠名利雙收的事,燒香拜佛都求不來的。
林英明帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì),開始研究這項(xiàng)He3原子探針技術(shù),而秦元清在關(guān)注He3原子探針技術(shù)之余,則是繼續(xù)完善著‘金烏裝置’,畢竟進(jìn)入2022年核工業(yè)集團(tuán)就會(huì)進(jìn)場動(dòng)工建設(shè),他必須在這之前完成‘金烏裝置’,不然的話都沒辦法動(dòng)工建造裝置。
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