燧人计划——关于可控制核聚变(4)

2012-08-28 21:18


以上数据是以设想工程的上限为据计算的,以后的计算将以设想工程规模的下限为据。

介质、介质形态分析:
是否可以不用水介质,仅在中子锅炉中充以高压气体呢?我们认为不行,只对压缩破坏性高温球体半径而言,高压气体只是在一定的“纯”状态下(介质对动能没有任何衰减作用)有相同的约束半径。这个“纯”状态是不存在的,与气体相比,水有巨大的质量、巨大的抗压缩弹性;与气体相比这个特性对约束高压高温爆球的半径而言,约束能力要高出非常多倍(此处暂时没有计算),对于冲出“高压球体”的动能(就是介质中的动能波),气体与水因密度不同,水的衰减能力也是大大高于气体,高压气体约束没有水可以起到的巨型惯性活塞作用。同时对非动能核爆炸能量(主要是超高能快中子辐射),水是理想的热能转换介质,气体在这个性能上与水无可比性。与气体相比,水是极好的热导体与贮热介质。
可否用其他液态材料呢?从“纯”力学角度来讲,水不是最好的爆炸约束介质——汞、高温液态铅、锡等等,大比重液态金属的动能约束能力也就是惯性都大大高于水,但它们在自然界的存有量无法与水相比——根本无法找到这么多的材料;更重要的是,水在核爆炸快中子辐射条件下的原子稳定性,大大高于重金属——水只发热,而重金属在快中子轰击之下会发生原子级变化,如“铅”原子受快中子轰击之后产生放射性“金”同位素,这个“金子”没法在金融市场上出售,重金属若真用于核爆约束,会降低热能生产,多产出一些放射性污染。水是最好的中子锅炉基本介质。
当然,若以水的“本性”来看还是有一定缺陷的,水的可压缩性远不及气体,粘滞性远不及沥青、淤泥,但我们可以改造“水”这个介质,使之成为我们所需要的介质。例如,我们可以让水中“溶”入大量的“碳”微粒,构成清淤泥状“超浓墨汁”,在介质底部不断地充以二氧化碳或氢气体,构成高压环境下泡沫丰富的超饱和气体溶液。核爆时,因第一时间是快中子射入水体,此时会有大量气体析出使气泡扩大,气泡的多少取决于水压和水体能量,在爆轰波与冲波到达以前,水体中会出现大量气泡形成“海棉”状水体,它对“波”动能的衰减和钝化是有很大作用的,在波能量到达炉壁以前尽可能多的衰减与钝化是我们的主要目标,“空腔”之外还有20米以上的水体厚度、68万吨以上的水,这为我们做消除与转化动能的文章留下了足够的空间。水气混合体应该是隔绝与转化波动能的理想介质形态。这很好理解——泡沫材料是隔音、隔热材料的常见形态,波能量不易在不同介质中实现跨介质传播,波动能折损很大,转化为无害有利的热能。从波的常识出发,水中很多气泡或气泡团的直径应大于冲击波的波长为佳,这样的大直径气泡应足以多层次包围爆点。类似这种混合介质的抗动能设计,人们其实早已广泛应用了,最强烈的常规抗动能手段也许是现代坦克的复合装甲和间歇装甲——只那么一点点空间距离就要完成对抗那样高度聚集的数以兆J计的动能破坏。我们设想的这个方案,能量虽然十分巨大,但它的动能波不是聚集而是以大球面形态扩散开的,球体边缘动能密度比反坦克动能穿甲弹要小几个数量级。由于不同介质的弹性模量不同,弹性压缩波在混合介质中的传递必然是一个复杂的过程,不可能是一下子全部表达到介质的另一面。
作为介质,‘水’与‘气’各有优缺点。由于‘水’一般被视为不可压缩的,以此不难推定,水中的激波能量在总体能量中的比例不会很大,但密度很高、压强极大——这就解释了我们在水压爆破图象资料中看到的装药量不大,但破坏‘力’大,同时破坏后抛射物动能很小。而气体介质与‘水’这个介质的性质恰好相反。再有就是‘气体’比重越大,形成激波动能的能量比例越大且波长越小波峰越尖锐,假若存在‘没有质量只有压强的所谓理想气体’,这个‘理想气体’里就不会出现激波,所有的能量将是爆炸火球的全部机械能量以‘所谓理想气体’为目标整体压缩,‘氢’是自然界中最接近‘真空’的物质,如果是高温电离状态下的‘氢’这个特性更加接近‘所谓理想气体’,所以我们把‘氢’作为一个气体介质的选项。其实‘托卡马克’的电磁约束力就是在真空中的高压力。以‘水’与‘气’的混合体为介质,就相互补充了对方的不足,发挥了它们各自的长处,这就是我们认定气泡丰富的‘海棉水体’为最佳介质形态的理由。三峡围堰水下爆破清除工程,也采用大坝一则向水下充气产生气泡,减轻冲击波对大坝的破坏作用,从而保护大坝的安全,在并不算太大的气泡幕的保护下,50%的激波能量被消除。

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