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tnt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23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。
未完待续。。