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。 ……