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第67章 可控核聚变小型装置初获成功(1 / 2)

月球基地方案启动预研的同时,林默把另一个任务提上了日程——可控核聚变小型装置。

这个想法源于星和文明的技术资料。资料中提到了一种“磁约束+惯性约束”的混合方案,可以在较小体积内实现稳定的核聚变反应,能量输出可达兆瓦级,适合作为月球基地的主能源。林默把这个任务交给了方远——他在核聚变领域有一些基础,虽然不深,但学习能力最强。

方远带着两个博士,用了三个月时间消化资料、搭建仿真模型。第一轮仿真结果出来后,他找到了林默,脸色不太好看。“林工,这个方案理论可行,但工程实现需要三个关键技术。第一,超导磁体,磁场强度需要达到15特斯拉。目前国内能做的最高是10特斯拉。第二,激光器,脉冲能量需要达到1兆焦耳。国内最好的也只有500千焦。第三,氚增殖模块,这个国内还没人做过。”

“超导磁体,找西部超导。他们做不了15特斯拉,就让他们研发。激光器,找上海光机所。氚增殖模块,我们自己研发。”林默说完,又加了一句,“一年时间,能不能做到?”

方远想了想。“一年太短。两年。”

“一年半。”

“成交。”

方远带着团队,开始了核聚变装置的研制。他找西部超导定制了高温超导带材,自己设计了磁体结构。第一版磁体,磁场强度只有8特斯拉。他优化了线圈的绕制工艺和冷却方案,第二版做到了10特斯拉。第三版,12特斯拉。第四版,14特斯拉。离15特斯拉还差1特斯拉,但方远说:“14特斯拉够了。仿真显示,14特斯拉也能维持聚变反应,只是能量增益因子Q值会从5降到4。”

“4够吗?”

“够。输出能量是输入能量的4倍。虽然不如国际热核聚变实验堆的10,但作为小型装置,已经是世界领先了。”

激光器方面,上海光机所用了八个月时间,做出了脉冲能量800千焦的激光器,离1兆焦耳还有差距。方远调整了方案,用两台激光器交替点火,等效脉冲能量达到1.2兆焦耳,满足了要求。

氚增殖模块是最大的难点。氚是核聚变的燃料,自然界中几乎不存在,需要在反应堆中通过中子辐照锂-6来产生。方远设计了一个“锂铅共晶合金包层”,包在反应腔外面,利用聚变产生的中子辐照锂-6,产生氚,同时将热量导出用于发电。

第一版包层,氚增殖比只有0.8——每消耗一个氚原子,只能产生0.8个,不够自持。方远优化了包层结构和材料,第二版做到了1.05——略有盈余。虽然离理论最优值1.2还有差距,但已经够用了。

三个关键技术突破后,方远开始集成。他把超导磁体、激光器、氚增殖模块、燃料循环系统、能量转换系统整合在一起,建成了一个占地100平方米的装置,高5米,重200吨。

“太大了。”林默看了装置后说,“月球基地装不下。”

“这是第一版。第二版可以缩小到50平方米,100吨。第三版20平方米,50吨。迭代几次就能用了。”

“先测试。点火。”

测试在西部某核试验基地进行。方远带着团队提前一个月进场,安装、调试、演练。林默和苏清颜在点火前三天赶到。

点火那天,所有人撤到控制室。方远坐在控制台前,手放在启动按钮上,深吸一口气。

“点火。”

激光器发出脉冲,能量注入燃料靶丸。靶丸瞬间被加热到上亿度,核聚变反应发生。控制室的屏幕上,中子探测器计数飙升,温度、压力、磁场强度等参数在正常范围内波动。

几秒钟后,反应稳定下来。能量输出显示:10兆瓦、20兆瓦、30兆瓦、50兆瓦——稳定在50兆瓦。能量增益因子Q值:5.2。

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