第112章展望核聚变
史蒂芬无视了鲁丝学习黑客技术的要求。
不过，亨利今天的行为，也让史蒂芬学到了几分斗而不破的精髓。
斗破苍穹固然爽，却不利于团结一切力量。
所以，他答应鲁丝，到时给她提供技术支持。
破解老虎机？
家娃已经在耳塞里表态。
小事一桩。
在沉默尴尬的气氛中回到家里。
“Sir，已将核聚变反应堆技术资料整理完毕。只需要相应机器设备，消耗较少的本源点，就可以在原初世界无中生有核聚变反应堆了。”
听到这个好消息，史蒂芬非常兴奋。
“家娃，简单介绍一下，核能是种怎样的化学能。”
“Sir，化学是在分子、原子层次上研究物质性质、组、结构与变化规律的科学。而核裂变和核聚变是发生在原子核层面上的，所以核能不属于化学变化。”
史蒂芬摸摸鼻子，分明从家娃冰冷的机械电子音里听出了讽刺：“…要不要弄核裂变电站过度一下，怕本源点不够，都被我用完了。”
“Sir，由你决定。从钢山数据库收集到的数据，包含这两种核能装置。
“向先生简单介绍下裂变和聚变的优劣。
“核电站会将铀置于钢制反应堆容器内，密封金属圆筒中。向铀原子发射中子，使其分裂并释放出更多的中子。这些中子击中其他原子，形成链式反应，分裂出更多的原子，以热和辐射的形式释放能量。其中热能将水加热成蒸汽，进而使涡轮机转动，并驱动发电机发电。
“作为靶核的铀235原子会分裂成氪和钡原子核，同时还有三个额外的中子，通过撞击其他铀235原子，产生裂变链式反应，但链式反应可能会失控。
“核聚变是结合原子核以产生能量的过程，其释放的能量是裂变的数倍。燃料是宇宙中含量最丰富的氢，氢的聚变副产品是相对温和的元素氦。
“就发电潜力而言，没有任何一种能源能像核聚变那样清洁、低碳、低风险、低废弃物、可持续和可控。
“与石油、煤炭、天然气或其他化石燃料相比，核聚变不会产生任何温室气体。
“与太阳能、风能或水力发电不同，它无需依赖于所需自然资源的可用性。
“与核裂变不同，它没有燃料熔化的风险，也不会产生长期的放射性废物。
“核聚变是大自然最普遍的能量来源。一旦能够实现可控的核聚变，人类将获得几十亿年取之不尽的能源！
“因此，核聚变技术被视为清洁能源的‘圣杯’！”
史蒂芬瘫靠在人体力学电脑椅上，闻言漫不经心点头，“‘圣杯’？不错的称呼。”
“Sir，聚变核电站的运行方式与裂变核电站类似，还非常原始，都是烧锅炉发电。”
“呵呵，人类很难超脱第一次工业革命的蒸汽机。”史蒂芬将脚架在电脑桌上，将手中的苹果啃了一口，咬得嘎嘣作响。
“说得没错，Sir。核聚变反应堆通常使用一种可从海水中提取的氢同位素，称为氘（氢-2）。当受到高热和高压时，电子被迫离开氘原子，产生等离子体。
“这种等离子体是一种过热的电离气体，需要用强磁场来控制，因为它的温度可以达到1亿摄氏度以上，是太阳核心温度的十倍。
“辅助加热系统将温度提高到核聚变所需的水平，大约1.5-3亿摄氏度。通电的等离子体粒子发生碰撞并加热。这些条件允许高能粒子在碰撞时克服其自然电磁排斥力，将它们融合在一起并释放出巨大的能量。”
史蒂芬打断：“反正都要消耗本源点，咱们直接手搓冷核聚变不就完事了，电影里都出现过…”
“Sir，冷核聚变，是指在接近常温、常压和相对简单的设备条件下发生核聚变反应。以现在的科技水平，想要无中生有出来，需要海量的本源点。所以，暂不予考虑。”
都是本源点不够惹的…
扩张原初世界，增强自身属性，手搓高科技产品等等，再多的本源点都能用得完！
“热核聚变是给活跃的或‘主序的’恒星提供能量的过程，是宇宙中一种普遍的能量形式，比如，太阳就是一个巨大的热核聚变反应炉。
“正因如此，可控核聚变被通俗称为‘人造太阳’。
“聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态，也即进入物质第四态。
“等离子体是物质在液态、固态和气态之外的第四种形态，前三种形态在地球上最为常见，但等离子体却是宇宙中最常见的物质形态，占比高达99%以上。
“全部由离子组成的一种物质形态，其中的电子在高温作用下脱离了原子核的束缚，成为自由流动的负离子，而原子核则因为丢了电子而成为自由流动的正离子。
“这两种离子混在一起，充分电离、整体上保持电中性，就是等离子体，也被称之为‘电浆’。
“当等离子体的温度达到几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起。如果同时还有足够的密度和足够长的约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行。
“因此，等离子体的温度、密度和约束时间三者乘积称为‘聚变三重积’。当它达到10的22次方时，聚变输出的功率等于为驱动反应而输入的功率，超过这一基本值，反应才能自持进行。
“按照三重积的量级，想达成热核聚变反应，需要特殊的反应容器，以获取和维持足够的反应条件。
“最初有三种利用磁场来约束等离子体的方法。
“第一种是‘磁笼’。根据电磁定律，运动中的带电粒子会在磁场的作用下发生弯曲，而磁场是可以用通电线圈营造出来的。
“‘磁笼’是用线圈营造出一个特殊形状的机器，等离子体在抽成真空的容器中绕圈运动，在磁笼的约束下形成一个闭环，这样就可以不用接触容器壁了。
“第二种‘磁镜’，是可以让以直线运动的等离子体，在到达真空管道的一端后被弹回来，就像光线被镜子反射回来一样。
“第三种‘箍缩’，是利用等离子体在有电流通过时会自动收缩的特性，用放电的方式对等离子体进行压缩，将核聚变材料约束在电流线的周围，不让它碰到容器壁。
“到了现在，主要采用磁约束聚变和惯性约束聚变两种不同途径。
“惯性约束聚变（InertialConfinementFusion，ICF）是利用激光或激光产生的X射线作驱动源，均匀地加热装填氘氚燃料的微型球状靶丸外壳表面，形成高温高压等离子体并向外喷射，产生反冲压力，快速地向内压缩靶丸未加热的部分，使氘氚主燃料层密度达到每立方厘米几百克质量，并在氘氚燃料芯部形成高温高密度热斑，点燃聚变反应。
“燃烧从中心向外迅速地在被压缩的主燃料层中传播，靶丸自身的惯性约束高温高密度燃烧需要足够长的时间，进行充分的燃烧后，放出大量聚变能，获得能量增益。
“基于激光的反应堆，可以让核聚变在很短的时间内发生。但需要将数百束激光束聚焦在一个目标上，每秒加热目标10次，需要很多能量。相关的实验，现在还没有跨过净能量增益的门槛。
“而且从工程角度来看，是非常困难的。需要体育场那么大面积，强大的激光束，可以创造出像恒星和巨行星的核心，以及核武器爆炸时的温度和压力…
“激光器模仿太阳中心的条件，将重氢同位素，氘和氚，融合成氦。
“将氢气小球放入胡椒粒大小的装置中，然后使用数百束强大的激光，加热和压缩氢燃料。
“激光在进入环空器后，会击中内壁并使其发出X射线，然后这些X射线可以将其加热到1亿摄氏度——比太阳中心还热，并将其压缩到地球大气压的1000亿倍以上。
“高能激光会使小球表面等离子体化，其余中心材料受到牛顿第三定律驱使，最终会向中央坍缩发生内爆。
“在内爆时，只要对燃料球给予正确的高温高压就能发生链式反应——也就是‘点火’，随之便会放出大量能量。
“这种输出，即3万万亿瓦特的功率，本身就创造了非常极端的环境，更加接近于核武器爆炸。
“作为武器的氢弹中的氘氚是凝聚态，并用原子弹压缩实现瞬时整体核反应。在激光惯性约束产生核聚变中，氘氚也是凝聚态，不同点是用激光压缩。如此一来，便开辟了研究氢弹的新途径。Sir，咱们或许可以弄出不需要原子弹引爆的氢弹。”
史蒂芬：“……”
“磁约束核聚变（Magneticconfinementfusion，MCF）是利用磁场与高热等离子体来引发核聚变反应的路线。
“先加热燃料，使它成为等离子体形态，再利用磁场，拘束住高热等离子体中的带电粒子，使它进行螺线运动，进一步加热等离子体，直到产生核聚变反应。
“目前国际上主流的方案是使用托卡马克技术来达成磁约束核聚变。相当于‘磁笼’和‘箍缩’的混合体，外形有点像轮胎，内含多组线圈，有些线圈负责形成强磁场，从外部来约束等离子体，有些线圈负责箍缩，从内部来约束等离子体。
“托卡马克是俄语单词токамак，来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka）。指的是“带有电磁线圈的环形真空室”。
“它的中央是一个环形真空，外面围绕着线圈。通电时其内部会产生巨大螺旋形磁场，将其中的等离子体加热到很高温度，以达到受控核聚变的目的。
“向环形真空室内充入一定气体，在微波等预电离手段的作用下，产生少量离子，然后通过感应或者微波、中性束注入等方式，激发并维持一个强大的环形等离子体电流。
“这个等离子体电流与外面的线圈电流一起，产生一定的螺旋型磁场，将其中的等离子体约束住，并使其与外界尽可能地绝热。
“这样，等离子体才能被感应、中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温，以达到核聚变的目的。
“计算表明，在输出功率不变的情况下，磁场强度每增加一倍，等离子体的体积就可以缩小16倍，高磁场强度将会大大缩小核聚变装置的体积，从而减少成本，降低自身能耗。
“Sir，根据我的计算，预测会捏合成一个3m高、9000kg重的装置，在正常情况下产生最少2000特斯拉磁场。
“重点是捏出趋近常温、体积更小、功能更强的超导磁铁。现在最先进的超导磁铁含有一层包裹稀土的钡铜氧化物，它在−263℃时工作效率最高，而不像老式的含铌的超导材料，需冷却至−269℃。
“托卡马克装置有的是甜甜圈状，有的是去核的苹果状。而我们的核聚变反应堆很可能是球形托卡马克，融合磁笼、磁镜、箍缩、惯性约束聚变、磁约束核聚变等现有装置的优点。
“所以我们在准备材料时，要尽量满足上述五种设置的需求，节约本源点。”
史蒂芬耐心听完，对核聚变有了基本的了解。
“家娃，我之前想搬空钢山核聚变实验室的机器设备，节约时间和金钱成本。现在觉得太冒险了。在严密的安全监控系统下，悄无声息搬走机器设备，简直是灵异事件。很容易引得国家力量穷追不舍。”
“Sir，斯内尔夫妇发展的那几名新超能者，还是很有用的。他们都是核聚变方面的专家，出面购买相关机器设备名正言顺。”
“那么，家娃，现在就激活他们的超能者APP，同时给斯内尔夫妇发布超能者任务，安排他俩贴身保（xie）镖（chi）专家，方便、安全地给设备生产商下单。资金从我们的海外账户汇入。”
用洗干净的毒资来买自己的设备，也是无奈之举。
又要争分夺秒，又没钱…
不过，亨利今天的行为，也让史蒂芬学到了几分斗而不破的精髓。
斗破苍穹固然爽，却不利于团结一切力量。
所以，他答应鲁丝，到时给她提供技术支持。
破解老虎机？
家娃已经在耳塞里表态。
小事一桩。
在沉默尴尬的气氛中回到家里。
“Sir，已将核聚变反应堆技术资料整理完毕。只需要相应机器设备，消耗较少的本源点，就可以在原初世界无中生有核聚变反应堆了。”
听到这个好消息，史蒂芬非常兴奋。
“家娃，简单介绍一下，核能是种怎样的化学能。”
“Sir，化学是在分子、原子层次上研究物质性质、组、结构与变化规律的科学。而核裂变和核聚变是发生在原子核层面上的，所以核能不属于化学变化。”
史蒂芬摸摸鼻子，分明从家娃冰冷的机械电子音里听出了讽刺：“…要不要弄核裂变电站过度一下，怕本源点不够，都被我用完了。”
“Sir，由你决定。从钢山数据库收集到的数据，包含这两种核能装置。
“向先生简单介绍下裂变和聚变的优劣。
“核电站会将铀置于钢制反应堆容器内，密封金属圆筒中。向铀原子发射中子，使其分裂并释放出更多的中子。这些中子击中其他原子，形成链式反应，分裂出更多的原子，以热和辐射的形式释放能量。其中热能将水加热成蒸汽，进而使涡轮机转动，并驱动发电机发电。
“作为靶核的铀235原子会分裂成氪和钡原子核，同时还有三个额外的中子，通过撞击其他铀235原子，产生裂变链式反应，但链式反应可能会失控。
“核聚变是结合原子核以产生能量的过程，其释放的能量是裂变的数倍。燃料是宇宙中含量最丰富的氢，氢的聚变副产品是相对温和的元素氦。
“就发电潜力而言，没有任何一种能源能像核聚变那样清洁、低碳、低风险、低废弃物、可持续和可控。
“与石油、煤炭、天然气或其他化石燃料相比，核聚变不会产生任何温室气体。
“与太阳能、风能或水力发电不同，它无需依赖于所需自然资源的可用性。
“与核裂变不同，它没有燃料熔化的风险，也不会产生长期的放射性废物。
“核聚变是大自然最普遍的能量来源。一旦能够实现可控的核聚变，人类将获得几十亿年取之不尽的能源！
“因此，核聚变技术被视为清洁能源的‘圣杯’！”
史蒂芬瘫靠在人体力学电脑椅上，闻言漫不经心点头，“‘圣杯’？不错的称呼。”
“Sir，聚变核电站的运行方式与裂变核电站类似，还非常原始，都是烧锅炉发电。”
“呵呵，人类很难超脱第一次工业革命的蒸汽机。”史蒂芬将脚架在电脑桌上，将手中的苹果啃了一口，咬得嘎嘣作响。
“说得没错，Sir。核聚变反应堆通常使用一种可从海水中提取的氢同位素，称为氘（氢-2）。当受到高热和高压时，电子被迫离开氘原子，产生等离子体。
“这种等离子体是一种过热的电离气体，需要用强磁场来控制，因为它的温度可以达到1亿摄氏度以上，是太阳核心温度的十倍。
“辅助加热系统将温度提高到核聚变所需的水平，大约1.5-3亿摄氏度。通电的等离子体粒子发生碰撞并加热。这些条件允许高能粒子在碰撞时克服其自然电磁排斥力，将它们融合在一起并释放出巨大的能量。”
史蒂芬打断：“反正都要消耗本源点，咱们直接手搓冷核聚变不就完事了，电影里都出现过…”
“Sir，冷核聚变，是指在接近常温、常压和相对简单的设备条件下发生核聚变反应。以现在的科技水平，想要无中生有出来，需要海量的本源点。所以，暂不予考虑。”
都是本源点不够惹的…
扩张原初世界，增强自身属性，手搓高科技产品等等，再多的本源点都能用得完！
“热核聚变是给活跃的或‘主序的’恒星提供能量的过程，是宇宙中一种普遍的能量形式，比如，太阳就是一个巨大的热核聚变反应炉。
“正因如此，可控核聚变被通俗称为‘人造太阳’。
“聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态，也即进入物质第四态。
“等离子体是物质在液态、固态和气态之外的第四种形态，前三种形态在地球上最为常见，但等离子体却是宇宙中最常见的物质形态，占比高达99%以上。
“全部由离子组成的一种物质形态，其中的电子在高温作用下脱离了原子核的束缚，成为自由流动的负离子，而原子核则因为丢了电子而成为自由流动的正离子。
“这两种离子混在一起，充分电离、整体上保持电中性，就是等离子体，也被称之为‘电浆’。
“当等离子体的温度达到几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起。如果同时还有足够的密度和足够长的约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行。
“因此，等离子体的温度、密度和约束时间三者乘积称为‘聚变三重积’。当它达到10的22次方时，聚变输出的功率等于为驱动反应而输入的功率，超过这一基本值，反应才能自持进行。
“按照三重积的量级，想达成热核聚变反应，需要特殊的反应容器，以获取和维持足够的反应条件。
“最初有三种利用磁场来约束等离子体的方法。
“第一种是‘磁笼’。根据电磁定律，运动中的带电粒子会在磁场的作用下发生弯曲，而磁场是可以用通电线圈营造出来的。
“‘磁笼’是用线圈营造出一个特殊形状的机器，等离子体在抽成真空的容器中绕圈运动，在磁笼的约束下形成一个闭环，这样就可以不用接触容器壁了。
“第二种‘磁镜’，是可以让以直线运动的等离子体，在到达真空管道的一端后被弹回来，就像光线被镜子反射回来一样。
“第三种‘箍缩’，是利用等离子体在有电流通过时会自动收缩的特性，用放电的方式对等离子体进行压缩，将核聚变材料约束在电流线的周围，不让它碰到容器壁。
“到了现在，主要采用磁约束聚变和惯性约束聚变两种不同途径。
“惯性约束聚变（InertialConfinementFusion，ICF）是利用激光或激光产生的X射线作驱动源，均匀地加热装填氘氚燃料的微型球状靶丸外壳表面，形成高温高压等离子体并向外喷射，产生反冲压力，快速地向内压缩靶丸未加热的部分，使氘氚主燃料层密度达到每立方厘米几百克质量，并在氘氚燃料芯部形成高温高密度热斑，点燃聚变反应。
“燃烧从中心向外迅速地在被压缩的主燃料层中传播，靶丸自身的惯性约束高温高密度燃烧需要足够长的时间，进行充分的燃烧后，放出大量聚变能，获得能量增益。
“基于激光的反应堆，可以让核聚变在很短的时间内发生。但需要将数百束激光束聚焦在一个目标上，每秒加热目标10次，需要很多能量。相关的实验，现在还没有跨过净能量增益的门槛。
“而且从工程角度来看，是非常困难的。需要体育场那么大面积，强大的激光束，可以创造出像恒星和巨行星的核心，以及核武器爆炸时的温度和压力…
“激光器模仿太阳中心的条件，将重氢同位素，氘和氚，融合成氦。
“将氢气小球放入胡椒粒大小的装置中，然后使用数百束强大的激光，加热和压缩氢燃料。
“激光在进入环空器后，会击中内壁并使其发出X射线，然后这些X射线可以将其加热到1亿摄氏度——比太阳中心还热，并将其压缩到地球大气压的1000亿倍以上。
“高能激光会使小球表面等离子体化，其余中心材料受到牛顿第三定律驱使，最终会向中央坍缩发生内爆。
“在内爆时，只要对燃料球给予正确的高温高压就能发生链式反应——也就是‘点火’，随之便会放出大量能量。
“这种输出，即3万万亿瓦特的功率，本身就创造了非常极端的环境，更加接近于核武器爆炸。
“作为武器的氢弹中的氘氚是凝聚态，并用原子弹压缩实现瞬时整体核反应。在激光惯性约束产生核聚变中，氘氚也是凝聚态，不同点是用激光压缩。如此一来，便开辟了研究氢弹的新途径。Sir，咱们或许可以弄出不需要原子弹引爆的氢弹。”
史蒂芬：“……”
“磁约束核聚变（Magneticconfinementfusion，MCF）是利用磁场与高热等离子体来引发核聚变反应的路线。
“先加热燃料，使它成为等离子体形态，再利用磁场，拘束住高热等离子体中的带电粒子，使它进行螺线运动，进一步加热等离子体，直到产生核聚变反应。
“目前国际上主流的方案是使用托卡马克技术来达成磁约束核聚变。相当于‘磁笼’和‘箍缩’的混合体，外形有点像轮胎，内含多组线圈，有些线圈负责形成强磁场，从外部来约束等离子体，有些线圈负责箍缩，从内部来约束等离子体。
“托卡马克是俄语单词токамак，来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka）。指的是“带有电磁线圈的环形真空室”。
“它的中央是一个环形真空，外面围绕着线圈。通电时其内部会产生巨大螺旋形磁场，将其中的等离子体加热到很高温度，以达到受控核聚变的目的。
“向环形真空室内充入一定气体，在微波等预电离手段的作用下，产生少量离子，然后通过感应或者微波、中性束注入等方式，激发并维持一个强大的环形等离子体电流。
“这个等离子体电流与外面的线圈电流一起，产生一定的螺旋型磁场，将其中的等离子体约束住，并使其与外界尽可能地绝热。
“这样，等离子体才能被感应、中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温，以达到核聚变的目的。
“计算表明，在输出功率不变的情况下，磁场强度每增加一倍，等离子体的体积就可以缩小16倍，高磁场强度将会大大缩小核聚变装置的体积，从而减少成本，降低自身能耗。
“Sir，根据我的计算，预测会捏合成一个3m高、9000kg重的装置，在正常情况下产生最少2000特斯拉磁场。
“重点是捏出趋近常温、体积更小、功能更强的超导磁铁。现在最先进的超导磁铁含有一层包裹稀土的钡铜氧化物，它在−263℃时工作效率最高，而不像老式的含铌的超导材料，需冷却至−269℃。
“托卡马克装置有的是甜甜圈状，有的是去核的苹果状。而我们的核聚变反应堆很可能是球形托卡马克，融合磁笼、磁镜、箍缩、惯性约束聚变、磁约束核聚变等现有装置的优点。
“所以我们在准备材料时，要尽量满足上述五种设置的需求，节约本源点。”
史蒂芬耐心听完，对核聚变有了基本的了解。
“家娃，我之前想搬空钢山核聚变实验室的机器设备，节约时间和金钱成本。现在觉得太冒险了。在严密的安全监控系统下，悄无声息搬走机器设备，简直是灵异事件。很容易引得国家力量穷追不舍。”
“Sir，斯内尔夫妇发展的那几名新超能者，还是很有用的。他们都是核聚变方面的专家，出面购买相关机器设备名正言顺。”
“那么，家娃，现在就激活他们的超能者APP，同时给斯内尔夫妇发布超能者任务，安排他俩贴身保（xie）镖（chi）专家，方便、安全地给设备生产商下单。资金从我们的海外账户汇入。”
用洗干净的毒资来买自己的设备，也是无奈之举。
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