Глава 522-не беря обычный путь
Переводчик: Henyee Translations Редактор: Henyee Translations
Главный инженер Ван покинул научно-исследовательский институт звездного Стеллатора с техническим эскизом. В тот же день он вылетел обратно в штаб-квартиру Китайской национальной ядерной корпорации в Пекине и связался с экспертами по феррожидкой электрической энергии в инженерной академии. Они начали обсуждать целесообразность применения феррожидкостной технологии получения электрической энергии на управляемом термоядерном устройстве.
Однако, несмотря на то, что их лидер ушел, целевая группа Китайской национальной ядерной корпорации все еще оставалась в Цзиньлине. Они работали с исследователями Научно-исследовательского института звездного стелларатора по техническим вопросам.
В то же самое время звездная машина проводила эксперименты.
После того как институт получил достаточное финансирование для проведения исследований, он проводил эксперименты почти каждые три дня. Их исследовательскими целями были водород и гелий, и их задачей было наблюдать их различные сложные физические свойства в плазме стелларатора.
Чтобы собрать ценные данные, Лю Чжоу даже потребовал смешать 1 мг драгоценного дейтерия в реакционную камеру, что имело риск повреждения первого материала стенки.
На самом деле, этот эксперимент действительно вызвал некоторые повреждения звездной машины. К счастью, повреждения были исправимы. Но даже тогда, вся машина должна была быть закрыта, по крайней мере, на месяц.
Конечно, даже при том, что цена была высока, отдача тоже была высока.
Они не только проверили возможность зажигания термоядерной реакции, но и получили кусочек лития, который был поражен пучком нейтронов, несущим энергию 14 МэВ.
Научно-исследовательская ценность этого куска лития не могла быть измерена деньгами.
Они, вероятно, были единственным институтом в Китае, который мог проводить такие экстравагантные эксперименты.
Этот упорный металлический ломтик лития спокойно лежал в специально обработанном кислородном микроскопе. Который был помещен под сканирующий электронный микроскоп и наблюдался работником в защитной одежде.
За пределами изолированной комнаты Лю Чжоу и другие исследователи стояли перед компьютером в лаборатории. Через экран компьютера они могли наблюдать цифры и графики с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Как они и ожидали, первоначальная гладкая металлическая поверхность была покрыта отверстиями.
Через инфракрасный спектрометр они могли даже видеть следы трития и гелия в металле.
Хорошей новостью было то, что это доказывало, что пучок нейтронной энергии 14 МэВ действительно реагирует с литием-3. Это означало, что они смогли успешно восстановить часть трития, используемого в эксперименте.
К несчастью…
Они столкнулись с бесчисленными проблемами.
Профессор Ли Чанся уставился на графики на экране компьютера и тихо вздохнул.
— Я готов поспорить, что эта штука сломается в тот же миг, как кто-нибудь к ней прикоснется.”
Лю Чжоу уставился на упорно борющиеся данные на экране компьютера и небрежно ответил: “Нет никакой необходимости делать ставку. Даже если бы он не был поражен нейтронным лучом, он не был бы настолько сильным.”
Шэн Сяньфу покачал головой и сказал: “это не просто радиационные повреждения, восстановленный тритий слишком низок. И самая главная проблема — это даже не извлечение трития. Энергия, которую несет пучок нейтронов, слишком высока. Реагировала не только поверхность лития-3, но и внутренние слои. Даже если бы тритий был собран в литиевых недрах, мы не смогли бы извлечь его.”
Пучок нейтронной энергии, несущий 14 МэВ энергии, был похож на ракету, металлы не могли сравниться с этим монстром.
Кроме того, нейтронный луч не только пробил отверстие в первой стенке, но и сформирует пустое пространство внутри материала первой стенки, как воздушный шар. Это может в конечном итоге привести к набуханию, охрупчиванию и даже осыпанию поверхностного материала первого стенового материала, что может привести к серьезным авариям.
Это было одной из главных причин, по которой материал слоя реактора деления не мог быть использован в термоядерном реакторе.
Эти два объекта имели различные порядки величины с точки зрения их радиационно-стойких возможностей.
С этого момента их исследования перешли в неизвестную область. Это означало, что у них больше не было никакой литературы, с которой они могли бы посоветоваться. Все проблемы, начиная с этого момента, должны были решаться сами собой.
Профессор Ли Чанся подумал немного и предложил: “что, если мы используем молибден вместо этого?”
— Молибден не поможет.- Лю Чжоу тут же отверг эту идею. — Молибден обладает неплохими термостойкими свойствами, но он будет производить радиоактивные элементы, когда подвергнется нейтронному облучению.”
Другой исследователь предположил: «А как насчет вольфрама? Вольфрам обладает хорошими термостойкими свойствами, а его побочными продуктами являются осмий и рений, поэтому излучения нет!”
Лю Чжоу даже не пришлось говорить самому. Ли Чанся покачал головой и сказал: “Это распространенное заблуждение. Вольфрам обладает хорошими термостойкими свойствами, но он недостаточно податлив. Тепловое напряжение вызовет растрескивание на поверхности материала… Когда я проводил академический обмен в эксперименте DIII-D tokamak, был конкретный исследовательский проект, касающийся этой проблемы. Короче говоря, вольфрам не будет работать.”
В лаборатории снова воцарилась тишина.
Лю Чжоу, который все это время пристально смотрел на данные на экране компьютера, внезапно спросил: “Если мы не можем удержать нейтронный луч внутри стеллатора, почему бы нам не пропустить его?”
— Пройти через него?- Шэн Сяньфу сделал паузу на секунду и улыбнулся, качая головой. Он сказал: «Если мы позволим ему пройти, как же мы будем перерабатывать нейтроны, произведенные реакцией?”
Утилизация нейтронов дейтерий-тритий, образующихся в реакции термоядерного синтеза, была ключевой частью технологии ядерного синтеза. Ведь цена трития была в десятки тысяч раз выше, чем у дейтерия, и продавалась она граммами, по 30 тысяч долларов за грамм 1.
Если они не смогут извлечь нейтроны, генерируемые реакцией, то не только потеряют большое количество энергии, но и реактор также “остановится” из-за потери трития.
В идеальном случае и тритий, и нейтрон должны быть способны сохраняться в качестве промежуточного продукта. Конечными отходами должны быть только гелий и тепло.
Поэтому они не должны были позволить нейтрону просто пройти, они должны были сохранить его, несмотря ни на что.
Лу Чжоу услышал замечания Шэн Сяньфу и улыбнулся.
— Пропуская их, вы не должны освобождать их. В теории, независимо от конструкции для первого материала стены, мы не можем избежать повреждения луча нейтрона к металлическим скреплениям. Кроме того, ремонтные свойства металлов являются плохими, не говоря уже о проблеме метаморфоза.
«Следовательно, почему бы не сделать материал первой стенки таким, чтобы он позволял нейтронам проходить через него и обладал сильной способностью к самовосстановлению. Затем мы можем использовать жидкий литий-3 для восстановления нейтронов за первым стеновым материалом. Что касается стороны за пределами жидкого лития, мы можем поместить слой металлического бериллия, чтобы отразить непрореагировавшие нейтроны, которые проникают в слой жидкого лития.”
Его конструкция была эквивалентна помещению жидкого лития между первой стенкой и бериллием.
Шэн Сяньфу опустил голову и некоторое время созерцал его. Он думал, что этот метод казался осуществимым, но он также чувствовал, что были проблемы.
Он немного подумал и пришел к двум наиболее очевидным проблемам.
“Но где же мы найдем материал, который позволяет нейтронам проходить сквозь него и обладает большими возможностями самовосстановления? Даже после использования лития в качестве первого материала стены, мы все еще не можем решить проблему радиационного повреждения. Кроме того, как вы только что сказали, после того, как мы восстановим тритий, как мы отнесем тритий обратно в реактор?”
Когда Лу Чжоу услышал эти два вопроса, он улыбнулся и сказал: “вторую проблему легко решить. При температуре жидкого лития и тритий, и гелий находятся в своих газовых формах. Они несовместимы друг с другом.
“Мы просто должны приложить слабую восходящую силу к нейтронам внутри жидкого лития и транспортировать нейтроны к вершине реактора.
“Тогда нам просто нужно переработать газ, который выходит из реактора.”
Затем образовавшийся тритий и отработавший газ гелий будут впрыскиваться в реакционную камеру для ионизации. Что касается удаления гелия из реактора, то это была работа дивертора.
Что касается выбора водоохлаждаемого дивертора, вольфрам-медного дивертора или любого другого дивертора, этот выбор будет зависеть от их конкретных потребностей. Даже при том, что эта часть была решающей, это не было тем, что они не могли решить.
Лю Чжоу сделал паузу на секунду и сказал: “что касается вашего первого вопроса, этот металл не может быть найден в сплавах. Так как насчет того, чтобы сбросить весь металлический слой?”
Все в лаборатории, включая ли Чанся и Шэн Сяньфу, были заморожены.
Избавляетесь от металлического слоя?
Этот…
Это возмутительно, да?
“Мы не будем использовать металл? Профессор Ли Чанся посмотрел на Лю Чжоу с удивленным выражением лица. — Тогда что же мы будем использовать?”
Керамика?
Несмотря на то, что другие научно-исследовательские институты пытались использовать керамику и получили достойные результаты, фактором смерти была плохая теплопроводность керамики.
Если бы они не могли удалить тепло из реактора, у них были бы другие проблемы.
“Мы собираемся использовать углерод.- Лю Чжоу сделал паузу на секунду и сказал уверенным тоном, — или точнее, композиты из углеродного волокна!”
Лю Чжоу не пришел внезапно с этой творческой идеей. Он уже давно думал об этом, еще тогда, когда работал с профессором Керибером в научно-исследовательском институте имени Вендельштейна-7-Х.
Углеродное ядро было относительно стабильным. Она не так легко реагировала с нейтронами. Кроме того, он может выступать в качестве буфера для пучка нейтронов, поэтому, когда пучок нейтронов контактирует с жидким гелием, он может предотвратить мгновенное разрушение пучков нейтронов.
Энергия уменьшенная слоем волокна углерода была бы выпущена в форме тепловой энергии. Из-за своих звездных свойств термальной проводимости, тепловая энергия произведенная внутри реактора смогла легко быть отвлечена.
Он также обладал хорошими термостойкими свойствами.
Когда он не подвергался воздействию воздуха и окислителей, углеродное волокно могло выдерживать температуру выше 3000 градусов. Это было сопоставимо с температурой плавления вольфрама, которая соответствовала требованиям для первого стенового материала!
Лю Чжоу посмотрел на людей в лаборатории и сказал: “снимите первый слой металла стены полностью. Используйте углеродное волокно в качестве основного конструкционного материала. Затем заполните жидкий гелий в среднем слое и используйте бериллий на внешнем слое, чтобы отразить нейтроны. Защитный слой должен представлять собой смесь парафина и карбида углерода воды, покрытую цементом ядерного класса. Если все это пройдет успешно, мы решим проблему удержания трития!”
Что касается выбора композиционных материалов из углеродного волокна и самовосстанавливающегося компонента, то этот исследовательский проект будет проводиться научно-исследовательским отделом Института перспективных исследований Цзиньлиня.
Даже при том, что проблема была серьезной, у Лю Чжоу было чувство, что он сможет решить ее!
Профессор Ли Чанся не мог удержаться, чтобы не сказать: «это тоже…”
Он хотел сказать, что это слишком возмутительно.
Однако, прежде чем он смог закончить, Шэн Сяньфу прервал его.
“Нет, может быть … это сработает!”
Шэн Сяньфу потер подбородок пальцем,когда его глаза начали светиться.
“Я читал соответствующую литературу по замене вольфрамовых и стальных конструкций на углеродные волокна. Международное академическое сообщество с оптимизмом относится к этому техническому маршруту, как и к нанокерамике!
«Однако, используя композиты из углеродного волокна, чтобы полностью заменить металл в качестве основного корпуса реактора и позволить пучку нейтронов вступать в реакцию с жидким литием за пределами первой стенки до восстановления трития в жидком литии… это мой первый раз, когда я слышу о чем-то подобном.”
Сложность, связанная с чем-то вроде этого, была высока. Им пришлось столкнуться с проблемами композитных углеродных волокон. Например, проблема температуры. Композиционный материал из углеродного волокна имел рабочую температуру около 3000 градусов, в то время как температура кипения металлического лития составляла всего 1340 градусов.
Если они не смогут передать тепло вовремя, то жидкий литий рискует испариться, что может привести к его смешиванию с реакцией трития. Это может взорвать весь реактор…
Там также была проблема изменения объема, где литиевая жидкость будет затвердевать после выключения машины…
Однако, как и сказал Лю Чжоу, эта идея может быть осуществима.
По крайней мере, стоило попробовать!
Если вы обнаружите какие-либо ошибки ( неработающие ссылки, нестандартный контент и т.д.. ), Пожалуйста, сообщите нам об этом , чтобы мы могли исправить это как можно скорее.