第五百四十七章重新定義航空與航天
更新時間:2024-07-13 作者:少一尾的九尾貓
大國院士 第五百四十七章重新定義航空與航天
可控核聚變反應堆的小型化，在理論上來說并不是什么做不到的技術。 早在2010年的時候，米國的洛克希德·馬丁公司就曾宣布自己要做小型化可控核聚變反應堆，并將其安裝在航天飛機、戰斗機、航空母艦等設備上。 難度很高，但并不是沒有希望。 甚至早在2015年的時候，在谷歌公司舉辦的一次論壇上洛克公司透露了自己已經制造出來了一點五米直徑的微型可控核聚變反應堆。 當然，這只是個樣品，目前還沒有任何的試驗結果，甚至連一個完整的物理模型都沒有，公布的資料也都是一些沒有任何實用價值的設計圖。 但從這一條新聞上，也能夠看出來可控核聚變的小型化在理論上并不是什么不可能實現的技術。 只是理論可行，不代表實踐也可行。 如果洛馬公司真像表現的那么強，也不至于到現在都沒拿出一點階段性的成果了。 不過對于徐川來說，洛馬公司不行，不代表他不行。 可控核聚變技術實現的主要關鍵在于聚變三乘積參數，即燃料的離子溫度、等離子體密度和能量約束時間，三者缺一不可。 而這三者，嚴格意義上來說，都和可控核聚變反應堆的外場約束線圈有關系。 外圈超導線圈提供的約束磁場越強，等離子體的密度就能越多進行壓縮，從而形成更多的原子核碰撞，進而產生聚變，再提升反應堆腔室中的溫度。 這是可控核聚變技術的核心之一。 而華星聚變裝置，雖然因為生產問題暫時還沒有應用上臨界磁場更高的改進型超導體，但它本身的外場約束線圈使用就是高溫銅碳銀復合超導材料。 這是之前普朗克等離子體研究所和徐川交易過去的，約束磁場并不弱。 以這個為基礎，進行等離子體湍流的密度提升實驗，理論上來說，是可以推算出改進型超導體材料優化外場線圈后能將聚變堆到底做多小的。 這也是這次啟動華星聚變裝置進行實驗的主要目的之一。 總控制室中，各工作小組按部就班的進行著自己的工作。 半個小時的時間很快就過去了，而控制屏上，一項項的運行數據趨于穩定。 反應堆腔室中，溫度已經抵達了六千萬度的氦三與氫氣模擬原料平穩的運行中，超算中心運行的等離子體湍流數控模型實時的控制著外場線圈對內部高溫等離子體進行約束。 站在總控制臺前，能源研究所的總負責人梁曲看了一眼屏幕上的數據，目光又落在了一旁的徐川身上，見他沒有任何的表示后，深吸了口氣，沉穩的開口道： 各小組請注意，開始進行等離子體湍流進行高密度壓縮實驗，進行測試最小化的高密度等離子體虹膜大小極限！ 收到！ 收到！ 一項項的匯報聲迅速在總控制室中響起，徐川沒有太在意，目光落在了實時記錄數據的顯示屏上。 伴隨著時間的流逝與ICRF加熱天線的功率降低，反應堆腔室內的溫度開始持續掉落。 對于等離子體湍流進行高密度壓縮實驗來說，溫度越高，實驗越難進行。 第一次的壓縮實驗，將腔室中的溫度維持在三千萬度就足夠了。 而且溫度越高，萬一實驗出現意外，等離子體爆發造成的破壞也就越大，所以實驗溫度不需要高。 伴隨著溫度的穩定，被束縛在磁場中的氦三與氫模擬等離子體如同一層薄如蟬翼的淡藍色極光，在反應室內安靜地流淌著。 而隨著外場線圈的微調，原本穩定的約數磁場迅速展開了新一輪的變化。 如果有人能夠用肉眼直視反應堆腔室中的場景，就能看到那一層薄如蟬翼的淡藍色極光，正在伴隨著外場線圈的調整而進行壓縮。 而每壓縮一分，那淡藍色極光顏色便濃郁一分。 這是隨著等離子體壓縮的進行，其原子碰撞率和溫度亦進一步的提升而反饋出來的表象。 報告，原子碰撞率已抵達預期臨界點的百分之七十五！ 伴隨著時間的一點點流逝，在眾人緊張而又期待的神色中，一道匯報聲在總控制室中響起。 聽到聲音，梁曲迅速做出了反應，指揮著工作人員對聚變設備進行了調整，徐川亦跟著抬頭看向了監控數據的大屏幕。 上面記錄著華星聚變裝置的實時數據，從數據來看，高溫等離子體的壓縮，快要到極限了。 對于等離子體湍流的控制來說，即便是使用了高溫銅碳銀復合超導材料，外場線圈的約束力，也是有限制的。 如果是大型的托卡馬克聚變裝置，還能通過混合型磁體來進行提升，但小型化的聚變堆，本身的體積就有限制，不可能應用混合型磁體來進行臨界磁場的增強。 盯著屏幕上的數據，徐川深吸了口氣。 今天的測試，到這里已經可以說是完滿的結束了，剩下的，就看等離子體湍流進行高密度壓縮的實驗數據，是否足夠支撐他的理論計算了！ 伴隨著指令，首次進行試運行的華星聚變裝置開始緩緩停止工作。 ICRF天線的功率降低，反應堆腔室中的等離子體溫度也隨著降低。 當氫氦這些模擬實驗的粒子從等離子體態重新回歸常態時，腔室中的偏濾器亦開始工作，將殘留的原料排放出去。 與此同時，研究所的科研人員和工程師迅速展開了對聚變裝置的檢查，以及對實驗數據的分析工作。 而徐川則借著這份時間，繼續完善著完善著磁鐵繞組和永磁體塊的設計。 兩天的時間，匆匆而過，在超算中心的輔助下，這次實驗的數據終于完整的解析了出來。 “徐院士！仿星器運行的解析數據出來了！” 辦公室外，未見其人，先聞其聲，梁曲手中捏著一份打印好的資料滿臉的興奮和激動推開門。 聽到這句話，徐川將手中的圓珠筆直接丟到了桌上，快速的站了起來：“情況如何？我看看！” 由不得他不關心，這一次的實驗數據，對于小型化聚變裝置的實現至關重要。 高溫等離子體湍流的壓縮和控制，關系到聚變堆的最終大小。 梁曲咧開嘴，滿臉的笑容：“等離子體的壓縮狀況非常優秀！理論上來說，我們可以將反應堆做到現在三分之一大小！“ 接過解析數據，徐川認真的翻閱了起來，一張張的圖片和一份份的數據不斷的在他眼眸中流過，相關的分析在腦海中波動著。 從解析出來的數據來看，25T左右臨界磁場強度的高溫銅碳銀復合超導材料，能將反應堆腔室中的等離子體虹膜，壓縮體積到原先的二分之一左右，且保持持續的穩定控制。 如果再繼續進行壓縮約束的話，氦三與氫的模擬碰撞會產生劇烈的能量波動，導致等離子體湍流中的粒子超出約束磁場的控制，進而對第一壁材料造成嚴重的破壞。 看著上面的數據，徐川簡單的在心中計算了一下。 二分之一壓縮率，已經很不錯了。 當然，氦三氫氣的模擬運行數據，和實際的氘氚原料聚變數據還是有很大的差距的。 前者不會真實的進行聚變反應，在碰撞的過程中不會釋放出大量的能量。而后者則會隨著每一次的碰撞與聚變，進一步的提升約束難度。 從計算數據來看，這次的實驗如果更換成真實的氘氚原料進行點火控制，其壓縮強度應該能達到三分之一 而按照這個數據進行計算，眼前的這臺華星聚變裝置的體積，也能跟著縮小三分之一到五分之一區間。 如果運用改進型超導體材料進行提升約束的話，這個數據能再提升一倍。 理論上來說，運用改進型超導體材料替換高溫銅碳銀復合超導材料，華星聚變堆的體積，其直徑能縮小到三米左右，高度能降低到一米。 這個體積已經很小了，說是微型聚變裝置完全沒有任何的問題。 再結合配套的設備，放進航天飛機里面，問題應該不大，但如果要運用到戰斗機上的話，恐怕還不太行。 畢竟航天飛機的用途主要以科研為主，體型可以大了進行制造。 比如米國的暴風雪號航天飛機，是世界上最先進的航天飛機之一，其機長36.37米、高16.35米，翼展23.92米，機身直徑5.6米，理論上來說，完全足夠容納小型化聚變裝置了。 而傳統的戰斗機，同樣以米國的F22猛禽戰斗機舉例，它算是戰斗機中體型較大的一款了，但機長只有18.9米，翼展13.56米，機身直徑如果不算尾翼等設備的話，只有不到三米。 當然，那種大型的轟炸機，比如圖160，B1B，轟6K這些要承載下一個小型化的聚變裝置是沒有什么問題的。 而相對比傳統的航空煤油，可控核聚變技術在體積能量密度上的優越性，簡直是完爆。 毫不夸張的說，一架大型的轟炸機，如圖160這種如果配套上小型化的可控核聚變反應堆，哪怕是使用傳統的電機螺旋槳發動機，只要能擁有足夠的推力讓其升上天，那么它的續航 在理論上來說，將超越目前所有的戰機，乃至航母，甚至從某種意義上來說，它的續航，是無限的！ 這就是小型化可控核聚變反應堆的重要性！ 它將重新定義航空與航天，也將徹底改變整個世界！ 大國院士 第五百四十七章重新定義航空與航天
可控核聚變反應堆的小型化，在理論上來說并不是什么做不到的技術。 早在2010年的時候，米國的洛克希德·馬丁公司就曾宣布自己要做小型化可控核聚變反應堆，并將其安裝在航天飛機、戰斗機、航空母艦等設備上。 難度很高，但并不是沒有希望。 甚至早在2015年的時候，在谷歌公司舉辦的一次論壇上洛克公司透露了自己已經制造出來了一點五米直徑的微型可控核聚變反應堆。 當然，這只是個樣品，目前還沒有任何的試驗結果，甚至連一個完整的物理模型都沒有，公布的資料也都是一些沒有任何實用價值的設計圖。 但從這一條新聞上，也能夠看出來可控核聚變的小型化在理論上并不是什么不可能實現的技術。 只是理論可行，不代表實踐也可行。 如果洛馬公司真像表現的那么強，也不至于到現在都沒拿出一點階段性的成果了。 不過對于徐川來說，洛馬公司不行，不代表他不行。 可控核聚變技術實現的主要關鍵在于聚變三乘積參數，即燃料的離子溫度、等離子體密度和能量約束時間，三者缺一不可。 而這三者，嚴格意義上來說，都和可控核聚變反應堆的外場約束線圈有關系。 外圈超導線圈提供的約束磁場越強，等離子體的密度就能越多進行壓縮，從而形成更多的原子核碰撞，進而產生聚變，再提升反應堆腔室中的溫度。 這是可控核聚變技術的核心之一。 而華星聚變裝置，雖然因為生產問題暫時還沒有應用上臨界磁場更高的改進型超導體，但它本身的外場約束線圈使用就是高溫銅碳銀復合超導材料。 這是之前普朗克等離子體研究所和徐川交易過去的，約束磁場并不弱。 以這個為基礎，進行等離子體湍流的密度提升實驗，理論上來說，是可以推算出改進型超導體材料優化外場線圈后能將聚變堆到底做多小的。 這也是這次啟動華星聚變裝置進行實驗的主要目的之一。 總控制室中，各工作小組按部就班的進行著自己的工作。 半個小時的時間很快就過去了，而控制屏上，一項項的運行數據趨于穩定。 反應堆腔室中，溫度已經抵達了六千萬度的氦三與氫氣模擬原料平穩的運行中，超算中心運行的等離子體湍流數控模型實時的控制著外場線圈對內部高溫等離子體進行約束。 站在總控制臺前，能源研究所的總負責人梁曲看了一眼屏幕上的數據，目光又落在了一旁的徐川身上，見他沒有任何的表示后，深吸了口氣，沉穩的開口道： 各小組請注意，開始進行等離子體湍流進行高密度壓縮實驗，進行測試最小化的高密度等離子體虹膜大小極限！ 收到！ 收到！ 一項項的匯報聲迅速在總控制室中響起，徐川沒有太在意，目光落在了實時記錄數據的顯示屏上。 伴隨著時間的流逝與ICRF加熱天線的功率降低，反應堆腔室內的溫度開始持續掉落。 對于等離子體湍流進行高密度壓縮實驗來說，溫度越高，實驗越難進行。 第一次的壓縮實驗，將腔室中的溫度維持在三千萬度就足夠了。 而且溫度越高，萬一實驗出現意外，等離子體爆發造成的破壞也就越大，所以實驗溫度不需要高。 伴隨著溫度的穩定，被束縛在磁場中的氦三與氫模擬等離子體如同一層薄如蟬翼的淡藍色極光，在反應室內安靜地流淌著。 而隨著外場線圈的微調，原本穩定的約數磁場迅速展開了新一輪的變化。 如果有人能夠用肉眼直視反應堆腔室中的場景，就能看到那一層薄如蟬翼的淡藍色極光，正在伴隨著外場線圈的調整而進行壓縮。 而每壓縮一分，那淡藍色極光顏色便濃郁一分。 這是隨著等離子體壓縮的進行，其原子碰撞率和溫度亦進一步的提升而反饋出來的表象。 報告，原子碰撞率已抵達預期臨界點的百分之七十五！ 伴隨著時間的一點點流逝，在眾人緊張而又期待的神色中，一道匯報聲在總控制室中響起。 聽到聲音，梁曲迅速做出了反應，指揮著工作人員對聚變設備進行了調整，徐川亦跟著抬頭看向了監控數據的大屏幕。 上面記錄著華星聚變裝置的實時數據，從數據來看，高溫等離子體的壓縮，快要到極限了。 對于等離子體湍流的控制來說，即便是使用了高溫銅碳銀復合超導材料，外場線圈的約束力，也是有限制的。 如果是大型的托卡馬克聚變裝置，還能通過混合型磁體來進行提升，但小型化的聚變堆，本身的體積就有限制，不可能應用混合型磁體來進行臨界磁場的增強。 盯著屏幕上的數據，徐川深吸了口氣。 今天的測試，到這里已經可以說是完滿的結束了，剩下的，就看等離子體湍流進行高密度壓縮的實驗數據，是否足夠支撐他的理論計算了！ 伴隨著指令，首次進行試運行的華星聚變裝置開始緩緩停止工作。 ICRF天線的功率降低，反應堆腔室中的等離子體溫度也隨著降低。 當氫氦這些模擬實驗的粒子從等離子體態重新回歸常態時，腔室中的偏濾器亦開始工作，將殘留的原料排放出去。 與此同時，研究所的科研人員和工程師迅速展開了對聚變裝置的檢查，以及對實驗數據的分析工作。 而徐川則借著這份時間，繼續完善著完善著磁鐵繞組和永磁體塊的設計。 兩天的時間，匆匆而過，在超算中心的輔助下，這次實驗的數據終于完整的解析了出來。 “徐院士！仿星器運行的解析數據出來了！” 辦公室外，未見其人，先聞其聲，梁曲手中捏著一份打印好的資料滿臉的興奮和激動推開門。 聽到這句話，徐川將手中的圓珠筆直接丟到了桌上，快速的站了起來：“情況如何？我看看！” 由不得他不關心，這一次的實驗數據，對于小型化聚變裝置的實現至關重要。 高溫等離子體湍流的壓縮和控制，關系到聚變堆的最終大小。 梁曲咧開嘴，滿臉的笑容：“等離子體的壓縮狀況非常優秀！理論上來說，我們可以將反應堆做到現在三分之一大小！“ 接過解析數據，徐川認真的翻閱了起來，一張張的圖片和一份份的數據不斷的在他眼眸中流過，相關的分析在腦海中波動著。 從解析出來的數據來看，25T左右臨界磁場強度的高溫銅碳銀復合超導材料，能將反應堆腔室中的等離子體虹膜，壓縮體積到原先的二分之一左右，且保持持續的穩定控制。 如果再繼續進行壓縮約束的話，氦三與氫的模擬碰撞會產生劇烈的能量波動，導致等離子體湍流中的粒子超出約束磁場的控制，進而對第一壁材料造成嚴重的破壞。 看著上面的數據，徐川簡單的在心中計算了一下。 二分之一壓縮率，已經很不錯了。 當然，氦三氫氣的模擬運行數據，和實際的氘氚原料聚變數據還是有很大的差距的。 前者不會真實的進行聚變反應，在碰撞的過程中不會釋放出大量的能量。而后者則會隨著每一次的碰撞與聚變，進一步的提升約束難度。 從計算數據來看，這次的實驗如果更換成真實的氘氚原料進行點火控制，其壓縮強度應該能達到三分之一 而按照這個數據進行計算，眼前的這臺華星聚變裝置的體積，也能跟著縮小三分之一到五分之一區間。 如果運用改進型超導體材料進行提升約束的話，這個數據能再提升一倍。 理論上來說，運用改進型超導體材料替換高溫銅碳銀復合超導材料，華星聚變堆的體積，其直徑能縮小到三米左右，高度能降低到一米。 這個體積已經很小了，說是微型聚變裝置完全沒有任何的問題。 再結合配套的設備，放進航天飛機里面，問題應該不大，但如果要運用到戰斗機上的話，恐怕還不太行。 畢竟航天飛機的用途主要以科研為主，體型可以大了進行制造。 比如米國的暴風雪號航天飛機，是世界上最先進的航天飛機之一，其機長36.37米、高16.35米，翼展23.92米，機身直徑5.6米，理論上來說，完全足夠容納小型化聚變裝置了。 而傳統的戰斗機，同樣以米國的F22猛禽戰斗機舉例，它算是戰斗機中體型較大的一款了，但機長只有18.9米，翼展13.56米，機身直徑如果不算尾翼等設備的話，只有不到三米。 當然，那種大型的轟炸機，比如圖160，B1B，轟6K這些要承載下一個小型化的聚變裝置是沒有什么問題的。 而相對比傳統的航空煤油，可控核聚變技術在體積能量密度上的優越性，簡直是完爆。 毫不夸張的說，一架大型的轟炸機，如圖160這種如果配套上小型化的可控核聚變反應堆，哪怕是使用傳統的電機螺旋槳發動機，只要能擁有足夠的推力讓其升上天，那么它的續航 在理論上來說，將超越目前所有的戰機，乃至航母，甚至從某種意義上來說，它的續航，是無限的！ 這就是小型化可控核聚變反應堆的重要性！ 它將重新定義航空與航天，也將徹底改變整個世界！ 大國院士 第五百四十七章重新定義航空與航天
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