“乔总,你们这个控制中心,距离聚变实验堆只有几百米,会不会太危险了?万一反应堆失控发生爆炸,这里就夷为平地了吧!”一位来自央视的记者,开口询问道。
“在医学领域有句话,说的是抛开剂量谈毒性,都是耍流氓,这句话放在核反应上同样适用。在点火试验阶段,加入的氘氚气体,也就几毫克到十几毫克,即使完全爆炸,威力也就和一个大型航弹差不多。咱们这个控制中心,别看矮趴趴的,其实主体建筑在地下,建设的时候,在周围的墙体中,浇筑了几米厚的钢铁防护层,即使硬抗核弹都没问题。在聚变实验堆周边,还有几个同等防护性能的地下安全屋,待会儿进行点火测试的时候,其他工作人员都会撤离到安全屋中,以确保人员安全。”
“原来是这样,我就说这聚变实验堆周边怎么一栋高层建筑都没有,原来是建在了地下。”
乔瑞达带领一众人等,走进一座挂着“聚变实验控制中心”牌匾的低矮平房,然后乘坐电梯一直往下走了两分多钟。在电梯打开的时候,众人眼前的视野豁然开阔起来,入目之处,是一个挑高十米以上,面积超过五百平米的圆形大厅。中间是一个圆形空地,周围均匀排布着十几排桌椅,呈现出放射状,上面安装着各种设备仪器和电脑,密密麻麻的线缆从地面伸出来,连接在设备和电脑上。有一百多名穿着白大褂的工作人员,正坐在各自的工位上,低头忙碌。
看到乔瑞达等人的到来,贺知夏带着两名中年核专家迎了上来,“乔总、曹总、还有诸位媒体朋友,欢迎来到聚变控制中心。我是瑞达航天总经理贺知夏,大家跟我来。可控核聚变实验堆点火测试马上开始,大家各自找个空座位就坐吧。要拍照或者摄像请自便,但是不要开闪光灯,不要影响我们的工作人员。有什么问题,可以等到测试完成后再问。”
贺知夏将众人带到大厅边缘的后排座位上,告罪一声,继续去前面忙碌了。
十几分钟后,扬声器内传出一个声音,“报告控制中心,氘氚燃料已加注完毕,聚变实验堆范围清场完毕,点火测试可随时开启。”
“控制中心收到,地面维护小队,你们马上撤离,进入地下安全屋待命,重复一遍,你们马上撤离,进入地下安全屋待命。”
“维护小队明白,正在撤离中。”
“乔总,聚变堆点火测试的准备工作全部完成了,要不您来下达指令吧?”贺知夏走到乔瑞达身边,低头向他请示道。
乔瑞达摆摆手,说道:“这套聚变设备,你全程参与了安装与调试过程,想必已经了解的差不多了,就由你来下达指令好了。”
“好的,乔总,你就瞧好吧!说不定咱们这次一开机,就能打破几个记录。”贺知夏有硕士文凭,不过是电化学方面的,以前对核聚变并不了解。不过应聘成为瑞达新能源公司总经理之后,得知公司的主营业务是聚变发电,他当即上网查资料,恶补了一番可控核聚变相关知识。最近两个月,又跟着几个核能专家,安装调试聚变实验堆,理论和实践相结合,对整个聚变堆的构成、原理和工作流程,已经了解的相当深入,说是半个专家也不为过。只是按照乔瑞达设计的启动流程,下达指令,进行一次聚变实验堆的点火测试,自认还是没问题的。
其实这座可控核聚变实验堆,是乔瑞达根据《钢铁侠》电影中史塔克工业的大型电弧反应堆的图纸和工作原理,结合现有设备和工业水平,设计出来的。其中的部分核心部件,国内生产不出来,去国外定制又等不及,乔瑞达只好开启金手指将这些核心部件复制出来。这其中就包括一套聚变实验堆的智能控制系统,它以强大的算力,全面监测聚变堆中各个传感器的读数,实时调控磁场强度和分布,控制氘氚燃料的输入速度,确保聚变反应稳定可控。正是有了这套智能控制系统存在,乔瑞达才放心让非专业出身的贺知夏去下达指令,进行点火实验,而不担心出现人为操作失误,发生危险。
“打开聚变实验堆电源开关,采集传感器数据,开启全息模拟系统。”贺知夏回到属于他的工位上,打开话筒,下达第一条指令。
随着指令下达,许多工作人员面前的屏幕上显示的数据,出现了快速的跳变,或者明显的波动,最后稳定到了一个数字。与此同时,大厅中央的空地上,投射出一道道光线,在空中彼此碰撞交织,构成一个半透明甜甜圈形状的设施,很显然在这片空地下面,隐藏安装了一台中型3d全息投影仪。现场诸人,都是核能专家、电力专家,对可控核聚变多少有一些了解,一眼就看出,这个全息图像,是他们刚刚参观的那座可控核聚变实验堆的等比例缩小示意模型,同时也是一座缩小版的托卡马克装置模型图。
“开启超导约束线圈,打开阀门,向反应腔室内加入氘气氚气,开启微波加热器,开启中性粒子束注入器,对气体进行加热。”
第二条指令下达,超导线圈开启,产生强大的螺旋磁场,由于耗电太过严重,控制大厅内的照明灯光都出现了明显的明暗变化。这还是乔瑞达专门“研发”了一种常温超导体,用来制作线圈,从而省掉了大量制冷设施,降低了电能消耗之后的成果。如果是使用低温超导线圈的常规托卡马克装置,能耗是这座聚变实验堆的两倍不止,必须要配备一条电力专线和一座变电站才能保障电力供应。
在指令下达的同时,虚拟聚变堆模型上的线圈部分,逐渐变成蓝色,并不断闪烁着蓝光,以表示线圈已经通电,有强磁场生成。在线圈上方,还跳出一个方框,实时显示着反应腔室内的磁场强度,其读数竟然高达30特斯拉,相当于30万高斯,是地球磁场的六万倍。真空腔室内,加入少量氘气和氚气之后,在全息模型上,呈现出来的是一片淡红色,在环形腔室内,缓慢的旋转着。
随着微波加热器和中性粒子束注入器开启,全功率工作,气体的温度越来越高,全息模型上的红色也越来越浓,红到发亮,红到发紫,最后转化为浓艳的紫色,此时的氘气和氚气已经在高温下转化为等离子体,在反应腔室内快速盘旋,奔流不息。上方标注的温度也在不断蹿升,20度、100度、500度、1000度、5000度、10000度,50000度,100万度、3000万度、1亿度……历经半个小时的加热过程,反应腔室内的等离子流温度,提升到了1亿度左右。温度如此高的等离子体,就如同脱缰的野马,溃堤的洪水,已经不是任何固体材料能够束缚的了,只能通过强大的磁场进行约束。
“报告贺总,目前等离子体温度已经达到1亿摄氏度,磁场强度30特斯拉,目前等离子体运行稳定,满足点火实验条件。”当所有指标达到点火要求之后,一位工作人员,向贺知夏进行了汇报。
“继续升温,点火测试开启。”
在设备的精准控制下,等氘氚形成的离子流温度继续攀升,一亿度,二亿度,三亿度,五亿度。就在温度读数达到五亿度的瞬间,氘氚聚变反应发生了,整个真空腔室瞬间被染成了金黄色,散发着太阳般的光芒。与此同时,等离子体的温度开始飙升,10亿度、50亿度、100亿度、一直到500亿度,才逐步稳定下来。
“传感器监测到聚变反应已经发生,温度开始飙升,等离子流运行稳定。第一壁接受到中子撞击,热量交换器开始工作,热发电机开始工作,逐步降低电能输入,聚变实验堆进入到电能自给状态。”
工作人员的通报,说明聚变实验堆第一次点火已经成功,大厅中央全息投影模型上散发的耀眼光芒,证明聚变之光已经被点燃,接下来就要看聚变反应能够稳定运行多长时间了。通报结束,控制大厅内响起热烈的掌声,现场所有人员,包括专家、工程师、媒体记者,全部站起来,为这道聚变之光的诞生送上掌声。聚变反应成功产生,这就意味着这个聚变实验堆点火成功,可以正常运行,这对一家初次进行可控核聚变实验的民营企业来说,已经殊为不易。
人类的几种主要发电方式,都离不开烧开水,火电、核裂变发电、以及面前这个聚变实验堆,皆是如此。从反应腔室内传导出来的大量热量,用于加热淡水,产生大量水蒸气,用来推动汽轮机旋转进行发电。这套发电设备在核电站上,已经应用多年,稳定性和转化效率已经被无数科学家和工程师优化到了极致。乔瑞达手里倒是有转化效率更高的发电方式,那就是磁流体发电,可以将等离子体气流直接转化为电能,不过那个需要大量的等离子体循环流动,目前这个聚变实验堆显然达不到要求,只能退而求其次,使用成熟的烧开水发电方式。
“真空腔室内有少量氦灰产生,偏滤器开启,清除氦灰。”
在核聚变反应中,氘和氚等轻元素结合成氦-4(he-4),并释放出大量的能量。这些高能粒子在反应过程中会被抛射到聚变装置的边界,形成所谓的“氦灰”。这些高能粒子对聚变装置的容器有一定的破坏作用,为了减少这些高能粒子对容器的破坏,通常会在聚变装置中设置偏滤器,这些偏滤器能够阻挡高能粒子,减少对容器的损害。偏滤器通常位于磁力线组成的“炉箅子”位置,将氦灰和杂质与燃料分离,并通过抽气泵将其抽出,从而保护聚变装置的正常运行。
“传感器感应到大量中子照射,氚增值装置开启,适当降低氚气输入,目前氚自持率86%。”
前文说过,氘氚聚变反应中的氚气制备困难,价格高昂,为了降低聚变反应中的氚气消耗量,科学家利用中子撞击锂金属产生氚的原理,设计了一系列的氚自持,氚增值设备。乔瑞达博采众家之长,设计了一套全新的氚增值设备,理论上可以将氚自持率,提升到95%以上。不过理论转化率,只是最理想情况下的推算数据,设备实装之后,氚自持率只能达到86%,距离95%的理想转化率,相去甚远。不过乔瑞达也不想继续优化下去了,现在的氘氚聚变测试,只是为了验证聚变反应堆的可用性,收集数据,为正式版聚变反应堆的设计和建设做准备。
隔壁瑞达航天的载人登月项目已经启动,用不了多少时间,航天员就能登陆月球,带回前期采集的大量氦三气体。氦-3不仅需要更低的反应条件,同时还不会产生中子,能量密度更高,因此被广泛认为是可控核聚变的理想燃料。现在这座聚变实验堆,能够抗住氘氚聚变的折腾,用作氦三聚变,已是绰绰有余。
聚变实验堆第一次点火,就持续燃烧了300秒,期间不但做到了电能的自持,甚至产生了少许盈余,传输到了隔壁的瑞达航天城,这创造了核聚变反应能量输出的新世界纪录。
“第一次点火测试完成,反应堆逐步关闭。”
聚变实验堆缓缓停止运转,腔室内的高温等离子体快速降温,而后被设备分离氘气和氚气,进行回收。当全息模型上的聚变之光缓缓熄灭,温度快速降低的时候,控制大厅内,再次响起了热烈的掌声。
至此,聚变实验堆第一次点火测试圆满完成,接下来,就要等待聚变堆冷却之后,派人进入到聚变堆内部,对一些易损部位,进行检查,以确保聚变实验堆可以长期稳定运行。
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