根據人類對核聚變技術的研究,可控核聚變可以分為幾代,每一代反應生成的東西也不同。
比如最容易實現的第一代氘氚聚變,簡稱DT聚變,反應生成的是一個氦4原子+一個高能中子,還有17.6MeV的能量。
因為中子不帶電,無法被磁場約束,橫衝直撞產生的輻照,很容易破壞掉聚變裝置的內壁材料。
另外氚T的半衰期只有12.43年,自然界幾乎不存在天然的氘,如此維持氚元素的自持也是一大難題。
針對這些缺陷,人類提出了第二代可控核聚變技術,即氘氦3聚變,簡稱DHe3聚變,反應生成的是一個氦4原子核+一個高能質子,以及18.3MeV的能量。
因為質子帶正電,可以被磁場約束,如此就解決了中子輻照的問題。
同時氘D元素屬於穩定元素,大自然的含量豐度很高,這也避免采用氘氚聚變時氚元素的自持難題。
不過氘氦3聚變也不是沒有缺點。
相比較氘氚聚變,氘氦3聚變散射截面要明顯小很多。
想要完成氘氦3聚變,反應堆就需要更高的溫度,更高的元素濃度,還有更高的磁場約束強度。
聚變散射截面,形象點比喻就是一群蒙著眼睛在操場奔跑胡亂的人群。
溫度就是奔跑的速度,溫度越高奔跑的速度越快。
散射截面大的氘氚聚變,這是一群大人在跑,佔地空間大。
散射截面小的氘氦3聚變,這是一群小孩在奔跑,靈活小巧。
當奔跑的兩個人撞到一起,砰地一聲,元素就聚變了。
在大家都蒙住眼睛胡亂跑的情況,同樣的奔跑,同樣的奔跑速度,很明顯是一群大人更容易撞到一起,小孩沒那麽容易撞到一起。
而怎麽撞到一起,這就是聚變的難易,前者氘氚聚變,幾千萬攝氏度的奔跑速度,後者氘氦3聚變,溫度直接就飆升到數億攝氏度。
除了氘氚聚變,氘氦3聚變,可控核聚變還有氘氘聚變。
但DD聚變因為有兩種反應路徑,一種是聚變生產氫和一顆質子,釋放出4MeV的能量,另一種是反應生成氦3和一顆中子,釋放出3.3MeV的能量。
兩者反應概率各佔一半,其中一半的反應產生中子,存在中子輻照問題,最終還是比不上氘氦3聚變。
“因為直接繼承人類文明的聚變技術,我們使用是最好的氘氦3聚變。”
“反應堆的發電效率是多少?”陳諾繼續詢問。
可控核聚變反應生成的都是能量和高能質子,而這些能量的表現形式主要就是熱量,但熱量是無法直接被利用,需要轉換成電能再使用。
想象中點燃一個核聚變反應堆就能一飛衝天,威力無邊,這是不切實際的事情。
而熱量發電,這又繞不開人類的祖傳秘籍——燒開水。
通過燒開水的方式,借助高壓蒸汽,推動汽輪機帶動發電機發電。
當然,核聚變反應堆畢竟高級一點。
除了燒開水的方式,還可以滿足磁流體發電的需求。
磁流體發電的原理,就是利用導電的等離子流高速通過磁場切割磁感線,從而產生電動勢,產生電能。
眾所周知,物質被加熱到高溫發生電離,會分為帶負電的電子,跟帶正電的原子核。
當這樣的等離子流通過高磁場,電子和原子核就會在磁場兩極靠近和聚集,
這樣電勢差就產生了,電流也就出現了。 粒子運動速率的外在表現是溫度。
這種經過磁場的等離子流因為磁場的聚集,速度減緩,宏觀的表現就是溫度下降,磁流體發電本質也可以看做是溫度被轉換成電能。
對於氘氦3聚變反應堆,磁流體發電配合燒開水,這無疑是最適合的模式。
因為聚變的產物除了能量,剩下的就是數億攝氏度的氦核,還有一顆高能質子。
無論是氦核還是質子,都帶有電荷,都可以通過磁場,切割磁感線進行發電。
“報告主宰,磁流體發電搭配燒開水,綜合發電效率可以達到百分之53。”
“只有百分之53,差不多一半的能量都浪費了。”
陳諾忍不住搖頭:“加大對溫度發電模塊的進化培育,盡可能提高核聚變反應堆的綜合發電效率。”
按照鳥神星現在反應堆的規模,提高能量的轉換效率是現階段最有效益的方案。
每提高一個點,這都等同於多建造上萬座核聚變的反應堆。
“是,主宰。”
“好好加油。”
陳諾鼓勵一句,看著戰艦的燃料都運輸分配完畢,下達指令道:“啟動行星發動機陣列,兩天的時間,沒必要等到最後時刻。
每一次關鍵的航行,我們都需要考慮可能發生的意外,給計劃預留一定的冗余量。”
“小天明白了。”
小天應了一聲,承載了指令的電磁波傳送到星球表面,被全部的生物模塊接受。
指令確定,遍布在南半球的一座座核聚變引擎點火,澎湃的能量源源不斷的輸送到一邊的發電機組和磁流體發電機組。
電火花綻放,澎湃的電流在源源不斷的產生。
這些電流通過超導線路,傳遞到一座座直徑千米的霍爾推進器,再通過線圈產生磁場對物質進行電離加速。
一圈又一圈的湛藍色光圈在鳥神星的南半球亮起。
數不清的離子束被霍爾推進器加速到40千米每秒,形成一圈圈璀璨的光柱,噴射到太空。
轟隆隆!
霍爾推進器產生的澎湃推力,開始作用到地面,通過鋪在星球表面進行加固的材料2號又進一步傳遞到地底,再傳遞到整個星球。
整個星球在震動,地殼在扭曲擠壓,大地裂開數不清的裂縫,然後又被材料2號填補加固。
這顆直徑1900公裡, 太陽系第三大的矮行星,在遍布整個南半球的行星發動機陣列產生的推力作用之下,原本環繞太陽運轉,向內彎曲的軌道開始向外偏移。
“主宰,百萬台霍爾推進器全功率推進,當前總推進力達到10.34億噸,受到行星發動機的影響,鳥神星開始偏離星球的軌道,掙脫太陽的束縛。”
星球震動持續了幾個小時,最終陷入平穩,小天也開始通報整顆星球和行星發動機的運行狀態。
根據物體間萬有引力公式F=GMm/r^2N,G是萬有引力常數,M其中一個物體的質量,m是另一個物體的質量,r是兩個物體之間的距離,N是單位牛頓。
太陽的質量是1.99×10^30KG質量,鳥神星質量是4×10^21KG,與太陽的距離是7.8×10^12米,引力常數是6.67×10^-11 N。
那麽可以計算得出,鳥神星受到太陽的引力經過關系換算之後,大約是2×10^10噸,即20億噸。
因為鳥神星和太陽處於繞軸勻速轉動的狀態,星球的離心力和太陽的引力平衡,離心力=太陽的引力。
但原本平衡的兩個力,鳥神星這邊突然施加多超過10億噸向外的推力,鳥神星的軌道自然而然就會往外發生偏移,開始掙脫太陽的引力。
看著外面璀璨的等離子光柱,陳諾問道:“我們大概多久完全掙脫太陽引力的束縛?”
“預計5天之後掙脫太陽引力的束縛,再以0.5米的加速度往中子雙星遠航。”