物理學院的院長自然不是來勸退於飛的,如果僅僅是因為於飛的身體“有恙”就剝奪其正常學習的權利那不是一個高素質高等學院應該幹的事,但是如果於飛真的是那種下一秒隨時就有可能離世的病弱青年的話,老院長確實就要把勸退納入到考慮範圍了,因為這是對一個學生負責。
不過現在看來於飛不但不是那種病危人士,反倒要給他們帶來一個驚喜了。
“老趙,有啥話你直說,不要賣關子到底怎麼回事?”老院長皺著眉頭,看著那個激動不已的中年男人。
“院長,這孩子,這孩子推導出受控式核聚變的計算公式了,我可以這麼說,整個人類的科技很有可能因為這幾張草稿紙而徹底邁出一大步啊!”姓趙的中年男人激動不已。
“你是說,就是你們現在正在參與的那個項目?”老院長看起來雖然是物理學院的院長,但並不是本專業的,上一任物理學院的院長退休後,一直沒有一個合適的人選擔任物理學院的院長,於是學校就特聘了一名管理經驗非常足的老教授擔任物理學院的院長,也就是眼前的這一位。
對於物理上的各種事情,這位老院長可以說是一個徹頭徹尾的門外漢,絲毫不理解受控核聚變的意義。
於飛也有一些困惑,按照他現在得到的資料來看,地球文明雖然已經開始投入到受控式核聚變的研究之中,並且投入的人力物力非常龐大,但是項目任然是處於一個初級階段,而於飛放在桌子上的草稿紙所記錄的,可是使用上帝之腦推演出的受控時核聚變的計算公式,照理說,這些公式對於現在的地球文明就隻是一些無意義的數字和字母而已,這個趙教授到底是怎麼認出這是受控式核聚變的計算公式的?
受控式核聚變,或者稱作可控式核聚變,從字麵意思上理解就是可以受到控製的核聚變,有受控的,自然也就有不可控的,而不可控核聚變的產物在地球之上可是大名鼎鼎——氫彈。
核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素——氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了50億年。可控核聚變俗稱人造太陽,因為太陽的原理就是核聚變反應。(核聚變反應主要借助氫同位素。核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射,不產生核廢料,當然也不產生溫室氣體,基本不汙染環境)人們認識熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。科學家們希望發明一種裝置,可以有效控製“氫彈爆炸”的過程,讓能量持續穩定的輸出。
核能包括裂變能和聚變能兩種主要形式。
裂變能是重金屬元素的原子通過裂變而釋放的巨大能量,已經實現商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少,而且常規裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料,這些因素限製了裂變能的發展。另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。
氘在地球的海水中藏量豐富,多達40萬億噸,如果全部用於聚變反應,釋放出的能量足夠人類使用幾百億年,而且反應產物是無放射性汙染的氦。另外,由於核聚變需要極高溫度,一旦某一環節出現問題,燃料溫度下降,聚變反應就會自動中止。也就是說,聚變堆是次臨界堆,絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核(核裂變)電站的事故,它是安全的。因此,聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源
早在1933年,核聚變的原理就被提出,而5年後,改變世界格局的核裂變才被發現。核聚變反應堆的原理很簡單,很好理解,隻不過實現起來對於當時的人類技術水準,幾乎是不可能的。第一步,作為反應體的混合氣必須被加熱到等離子態——也就是溫度足夠高到使得電子能脫離原子核的束縛,原子核能自由運動,這時才可能使得原子核發生直接接觸,這個時候,需要大約10萬攝氏度的溫度。第二步,為了克服庫侖力,也就是同樣帶正電荷的原子核之間的斥力,原子核需要以極快的速度運行,得到這個速度,最簡單的方法就是——繼續加溫,使得布朗運動達到一個瘋狂的水平,要使原子核達到這種運行狀態,需要上億攝氏度的溫度。然後就簡單了,氚的原子核和氘的原子核以極大的速度,赤裸裸地發生碰撞,產生了新的氦核和新的中子,釋放出巨大的能量。經過一段時間,反應體已經不需要外來能源的加熱,核聚變的溫度足夠使得原子核繼續發生聚變。這個過程隻要氦原子核和中子被及時排除,新的氚和氘的混合氣被輸入到反應體,核聚變就能持續下去,產生的能量一小部分留在反應體內,維持鏈式反應,大部分可以輸出,作為能源來使用。看起來很簡單是吧,隻有一個問題,你把這個高達上億攝氏度的反應體放在哪裏呢?迄今為止,人類還沒有造出任何能經受1萬攝氏度的化學結構,更不要說上億攝氏度了。這就是為什麼一槌子買賣的氫彈已經製造了50年後,人類還沒能有效的從核聚變中獲取能量的唯一原因。