一一二、核工程 一

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氘元素加温到聚合反应所需的温度？”

　　杨正午眼睛一亮，看了眼吴大猷，笑着说道：“没错，这个装置就是通过磁约束，让原子回旋加速，直到获得足够的动能，由于都是正电荷，相互排斥，所以让原子在狭小空间内自由的跑，只要达到足够的动能，相互拥挤的原子不得不发生接触，只要当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时，核力（强作用力）就会伸出强有力的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。”

　　吴大猷一拍掌说道：“对啊，虽然要把物体加热到足够温度很困难，但是离子态的粒子疯狂加速，一样能够获得足够的克服斥力的能量，从而完成聚合反应。”

　　其他人也不慢，很快明白了吴大猷的意思。

　　吴大猷又问：“教授，那产生的能量如何释放出来被人们使用呢？”

　　杨正午指着那个装置后面一个汽轮机组说道：“氚的原子核和氘的原子核以极大的速度，赤裸裸地发生碰撞，结合成1个氦原子核，并放出1个中子和17.6兆电子伏特能量。这个过程，你们应该在书上看到了，计算方程也有详细说明。

　　这些放出来的能量怎么办？

　　反应堆经过一段时间运行，内部反应体已经不需要外来能源的加热，核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要将氦原子核和中子及时排除出反应堆，并及时将新的氚和氘的混合气输入到反应堆内，核聚变就能持续下去；核聚变产生的能量一小部分留在反应体内，维持链式反应，剩余大部分的能量可以通过热交换装置输出到反应堆外，驱动汽轮机发电。这就是热核聚变的可控原理。”

　　吴大猷接着问道：“教授，据我所知，在地球上获得足够的氘和氚元素并不容易，那么这样的装置有意义吗？”

　　杨正午说道：“这个问题问的好！自然界中要获得氘难度不大，海水中就有足够的氘，只要富集、电解和精馏之后，可以获得足够的氘原料，但是我们发现氘－氘反应太猛烈了，他只能成为武器的原料，目前的技术做不到商业使用。但是我们发现氘－氚反应，比氘－氘反应温柔的多，点火温度也比氘－氘反应来的低，以现在的技术可以实现可控反应。所以，关键问题是氚哪里来？氚半衰期只有12.26年，地球上没有这种元素。怎么办？

　　目前有两种方案有商业利用价值。一种方案就是利用锂－6和锂－7，在被中子轰击之后，就会裂变，他们的产物都是氚和氦，在聚变反应堆内，氚和氘反应后，除了形成一个氦原子核之外，还有一个多余的中子，并且能量很高。我们只需要在核聚变的反应体之内保持一定比例的锂原子核浓度，那么核聚变产生的中子就会轰击锂核，促使锂核裂变，产生一个新的氚，这个氚则继续参与氚－氘反应，继而产生新的中子，链式反应形成了。所以，理论上我们只需要给反应体提供两种原料：氘和锂，就能实现氘－氚反应，并且维持它的进行。

　　另外一种方案就是，直接在月球上采集氦3。在月球表面有大量被太阳风吹过来的氦3，用氦3也可以代替氚作为核聚变燃料发电，氦3是稳定的核素，很安全，氘与氦3反应后释放出来的是质子，有利于安全防护和控制，可大大降低危险性。”

　　吴大猷眼睛一脸，接着疑惑的问道：“教授，第一种方案好像会产生难以想象的热量，能控制住吗？用氦3作为原料，反应速度会慢很多，不用考虑超高温的问题，倒是非常不错的想法，按您所说，这东西在月球，对我们来说有意义吗？”

　　杨正午神秘的一笑，没有解答这个问题。继续带着他们向前面参观。

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