核聚变完全没用,很多中子源就是借助氘氚核聚变来产生中子辐射,而中子辐射能生产稀有放射性同位素等。
中子源主要是用粒子加速器让氘氚猛烈碰撞产生聚变,或者使用静电惯性约束核聚变。
有些静电惯性约束聚变很小巧简单,甚至有些高中生就能搞出核反应堆,也就是简易的静电惯性约束聚变堆,那类东西叫for。
原理就是用高压电场吸引正离子往中心冲撞,撞上的幸运儿就能产生聚变了,可以这么说,在某些情况下造核聚变反应堆比裂变堆容易多。
由于功率很低,产生的远紫外线、x射线和中子通量也很低,所以只要不是你拿这个当台灯一直待旁边就没事,燃料可以通过电解重水和拆氚光管获得。
难题在于核聚变能源,要求的是能发电、驱动交通工具的那种才是难题。
可控核聚变燃料用的是劳森系数最低最容易点燃的氘重氢和氚超重氢,其中氘虽然自然界广泛存在包括海水里都有,然而需要费力分离提炼出重水然后电解。
氚由于半衰期为短暂的1232年,所以大自然中不存在。需要把锂6用中子轰击转换才行,且有不小的放射性所以价格昂贵。
氘氚聚变反应产生的7以上能量都是危险的中子辐射,个人r的中子辐射没啥但功率大起来后中子辐射就很可怕了,能像子弹一样破坏材料微观结构的晶格导致中子脆化,还能把原本没放射性的物质转换成放射性同位素,这叫中子活化,中子辐射电离能力强,对生物很危险。所以就有了中子弹。
虽然磁场、电场能把聚变等离子体和反应堆容器分离隔绝,然而大功率下其电磁辐射从红外到x射线以及中子依旧会带来强烈的加热,温度可比肩喷气引擎燃烧室。
同时耐受中子轰击和强烈加热同时保持可靠性对工程学是挑战;需要定期更换被中子损害带放射性、强度脆化的部件加上处理放射性的氚燃料等成本。
燃料成本、技术含量、维护成本等导致先在就是建设起可控核聚变发电,使用放射性燃料也产生放射性废物中子活化的废弃物,当然放射性比核裂变的乏燃料低很多也不是完全洁净的,相对来说甚至不如二代三代的裂变核电。
氘氘聚变燃料本身便宜、中子能量比例是氘氚一半,不过点火要求比氘氚苛刻多,要求大约是氘氚聚变的6倍。
氘氦3聚变中子辐射很小、能量输出比氘氚、氘氘都强,不过同样点火要求高的多,要求比氘氚高1倍;而且氦3价格比氚贵因为目前地球上的氦3恰好是氚的衰变产物,在太空电梯没有建设完成前,开采月球氦3也没那么容易,即使建成之后航天运输成本降下来,在月球上每开采1克氦3至少需要处理15吨月球表层土壤,这些氦3是几十亿年来太阳风粒子沉积吸附在月球表土中带来的。
开采氦3更好、储量更大的是太阳系四大巨行星大气层,然而这些巨行星又远、逃逸速度又大,开采木星、土星、天王星、海王星恐怕是遥遥无期了。
目前杨伊的设想中的聚变燃料是氢硼11,这是可预见未来可能使用的最便宜的聚变燃料组合,还完全没中子辐射。
然而氢硼11聚变难度比氘氦3高很多,恒星直接烧氢的质子链反应或者碳氮氧循环反应目前没有工程师敢奢望研究,这需要8倍以上木星质量天体的核心压力、温度才能点燃。
当然也还有一种名为至于烧石头硅、氧的所谓重元素聚变,那是8倍太阳质量的蓝巨星o、b型光谱主序星演化后期才能点燃。
太阳质量相当于个木星,8倍太阳质量就是倍木星,木星质量是地球的3178倍,最终等于64个地球。
也就是说所谓的重元素聚变需要64倍地核压力才能点燃,地核的压力相当
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