第六十章 神光(1 / 1)

核聚变风云 雪恋1988 3310 字 4个月前

时光在不经意间已经转到了99年。

在98年的最后一天,趁着放元旦假的机会,我再次来带了北京。这一次,我来北京是有一件非常重要的事情要处理的。由于到北京的时间已经较晚,而且寒雨迷蒙集团在北京的分部还有一些事情需要我去处理,所以我并没有马上去邓爷爷家和他商量事情。

我的这件事情就是关于再次对“燧人氏计划”立项的问题。

我们知道,原子核除了能裂变外,还能聚变。在一定条件下,当氘、氚等原子的原子核相遇时,可聚合为较重的原子核,并释放出巨大的能量,这个过程就是核聚变。目前,核聚变反应的燃料是氢的同位素氘和氚。要实现核聚变不是一件容易的事,它需要近亿度的高温,用常规的加热方法是无法达到的,最初只有原子弹爆炸时可以达到这个温度。用核聚变原理造出来的氢弹就是靠原子弹爆炸产生的高热来触发的。

20世纪50年代,科学家首次用氢的同位素氘和氚的聚合反应制造出氢弹。此后,除了继续研究用作武器的氢弹外,科学家开展开了利用核聚变来造福人类的研究。显然,用原子弹引发的核聚变是不可控制的,我们还无法处理和利用瞬间产生的高能量,因而无法用来发电。要和平利用核聚变,就得使聚变反应可控地、缓缓地进行。因此,科学家想通过控制氘或氚的聚变反应的速度,来利用核聚变释放的能量。

人工控制的持续核聚变反应可分为磁约束核聚变和惯性约束核聚变两大类。后者又可分为激光核聚变、粒子束核聚变和电流脉冲核聚变。激光技术的发展,使可控核聚变的“点火”难题有了解决的可能。20世纪60年代激光技术问世后,由于激光能瞬间产生极高的温度,科学家就开始致力于利用高功率激光引发核聚变的试验。目前,世界上激光器的最大输出功率达100万亿瓦,足以“点燃”核聚变。

激光核聚变是目前普遍采用的一种人工可控核聚变方式。它主要有三种用途:第一、可为人类找到一种取之不尽的清洁能源;第二、可以研制真正“干净”的核武器;第三、可以用它代替部分核试验。因此,激光核聚变在民用和军事上都具有十分重大的意义。

说到核聚变,就不得不提到激光点火装置。

为证明核聚变的发生,科学家必须证明实验产生的能量要高于消耗的能量。在欧洲领导类似科学研究的科学家邓恩教授说,如果实验获得成功,那将是一个震撼性的事件。美国科学家花了12年的时间建成这个实验装置。设备负责人摩西博士说,“国家激发实验装置”的竣工是一个历史的里程碑。核聚变有可能为人类提供几乎是取之不尽用之不竭的清洁能源,是科学家长期探索的领域。把和平利用核聚变能源的物理学理论转变为工程实际,是科学家梦寐以求的目标。

在加利福尼亚州的一个特大号“仓库”里,一台巨大的设备已经开始建造,其建成并开始运行后将恒星的能量展现在我们面前。美国国家点火装置成功启动后,将为激光核聚变发电站的商业化应用扫清道路,也将成为世界能源危机的应对之策。虽然这是试探性的一步,但它的成功则意味着或许就将迎来一个清洁的、几乎用之不竭的能源新时代。当然,这只是美国人的论调,从我前世的记忆来看,这并没有得到实现。

美国国家点火装置(简称nif)预计耗资35亿美元,建造于一个高十层楼的建筑里,占地面积有三个足球场那么大。它利用激光把固态氢靶丸转化为热核能量。如果按计划如期运转,那么这个装置将成为世界上首台产能高于耗能的设备,也将为激光核聚变电厂的商业化应用扫清道路,解除世界能源安全所面临的问题与危机。

该装置的建造与安装调试耗时预计为15年,不少的美国人认为此装置将“彻底改变我们的能源状况”。

但是显然nif并不能满足商业开发的需求,单从它的的体积来说就是完全不满足的。

其实,激光核聚变里面存在着两个最大难题,第一是产生上亿度的高温,第二是能耐高温的材料。第一个问题其实不难解决,现在的条件已经可以实现了,只是需要的电流太大,并不能保证核聚变产生的能量能与之平衡,如果还不能保证付出小于产出,这样的研究还有什么实际的应用意义?对第二个难题,人们提出了磁约束和惯性约束的概念,这也可能达到目的。但是事实上惯性约束并不好实现,而磁约束需要的磁性一般都是用电磁铁来实现的,这又归结于需要电力这一点。正是由于这一点严重的限制了激光核聚变的现实利用的可行性。

现在已经开始运行和在建的点火装置主要有前苏联的托卡玛克,美国的诺瓦、欧米伽、奈克、nif,法国的太阳神,小鬼子的“新激光Ⅻ”系统以及中国的神光等。

我在99年的第一天早上就去了邓爷爷家里。

邓爷爷看着急急忙忙赶过来的我,笑着问道:“是什么事情让我们的小财迷这么心急火燎的赶过来啊?”

我尴尬的笑了笑,说道:“爷爷,这次事情可不是为了我个人的前途的问题,这可是关系到国家与民族未来的事情。”

听到我的话,邓爷爷也严肃起来:“你说说,到底是怎么回事。可不要糊弄我老人家啊,你是知道的,我现在的心脏可是不太好。”

我说道:“这样重要的事情,我怎么可能会开玩笑呢。我说的是关于可控热核聚变的事情。”

邓爷爷被我的话吓了一跳,这样的话题他是这怎么也没想到会从我口中说出来的。他急切的问道:“乖孙,你对这个事情有招?”虽然邓爷爷他老人家现在已经很少参与国家的事情了,但是对国家的关心可以一点也都没有减少的,反而随着年岁的增加而更是对国家充满爱。正是因为这一点,我才在有事情的时候总是通过邓爷爷来做,毕竟他老人家的影响力是无与伦比的。

我说道:“当然是有一些想法,不然我来干嘛。现在国家的神光装置在这方面的研究上陷入困顿境界了吧?”

邓爷爷对我知道神光装置也并不是很奇怪,听了我的话后点了点头,算是确认。对这个问题,一直是国家相关人员最头疼的事情,近二十年来一直没什么大的进展。

中国于80年代较早时候研制成功国内当时功率最高的钕玻璃固体激光器,即被称为“神光1号”的装置。1986年和1990年,在该装置上先后进行了直接驱动和间接驱动热核聚变实验,它标志着中国在该领域已进入世界先进行列。

1993年,经国务院批准,惯性约束核聚变研究在国家863高技术计划中正式立项。从而推动了中国这一领域工作在上述三个方面更迅速地发展。首先表现在,由中国科学院和中国工程物理研究院联合研制的功率更高的神光2号固体激光器问世,它在国际上首次采用多项先进技术,将成为我国第九个和第十个五年计划期间进行惯性约束核聚变研究的主要驱动装置。与此同时,曾为中国在这一领域的研究与发展立下汗马功劳的神光1号于1994年光荣退役;另一方面,比神光2号技术更先进、规模更大的新一代固体激光器的设计工作已经开始,有关的多项单元技术已取得显著进展,一些重要技术达到国际水平。此外,作为另一种可能的驱动源,氟化氪准分子激光器的研究也取得重大进展。

在靶物理研究方面,建立了很多理论模型,进行了大量数值模拟,在神光装置和星光装置上所进行的物理基础研究,对激光与靶耦合、辐射场与高温高压等离子体特性、内爆动力学和流体力学不稳定性、热核点火和增益燃烧等物理规律进行了系统研究,获得了对靶物理规律较系统和深入的认识。

但是,从我前世从事“燧人氏计划”的研究的过程来看,这一段时间里,从神光装置取得的成果并没有多少指导性意义。但是这并不能否认神光装置在中国研究可控核聚变过程中的重大意义。毕竟,这是中国研究可控核聚变的启蒙,其意义是绝对不能抹杀的。可以说,神光装置是中国可控核聚变研究的万里长征的第一步。

我说道:“爷爷,我有很大把握能实现可控核聚变的可开发利用。”

邓爷爷想了一阵之后,对我说道:“乖孙,你有信心是好事。这样吧,你还是去找主席或者总理商量商量这件事情,毕竟我现在已经算是退休了,对这样的国家大事,你还说去找他们商量好一些。不然,肯定会有不少人对我有意见。”

我想了想,觉得邓爷爷说的也对,于是再和邓爷爷聊了一阵其他的事情后,就去找总理了。我觉得这件事情赵总理好一些,毕竟这事情主要还是总理在负责,而且相对来说我对总理更有好感。