第454章 月宫与氦三
    第454章 月宫与氦三

    西元2013年10月,月球,中国“月宫”航天科技试验基地。

    杨力维和王雅萍等人,紧盯着面前的显示屏上,如同瀑布一样变动的数据,他们在等待He-3气泡提取后,最后冷却纯化并液化的结果。

    人工智能“小嫦”天籁般的声音,终于响起:“液He-3提取成功,纯度达到……,已载入储存箱,编号……。”指挥室内的所有人欢呼起来,这伟大的一步,终于实现了,中国当下核聚变的主流线路——氘与氦三聚变反应,终于获得了最重要的原料。有了He-3,加上地球上丰富的氘原料,就可以利用最近这些年,中国在核聚变领域积累的大量知识和科研成果,搭建氘氦三核聚变的实验堆了。

    实际上,此前核聚变最主流的路线,是氘氚聚变反应,如果把氚原料换成氦三,点火的要求要高10倍,按照原来传统托克马克磁约束装置的发展路线,自然差得太远,根本看不到实现的可能性,这种装置能把氢燃料加热到1.5亿度左右,实现氘氚聚变,就是最好的结果。但问题是,氘氚聚变会产生大量的中子流和高能射线,地球上似乎没有哪一种材料能够抵御,使之成为核聚变的壳体。

    相反,氘与氦三的核聚变,该反应没有中子和高能射线生成,不会有核辐射,氦3之所以被誉为未来最理想的清洁核能源,就是因为这个。这种核聚变只会释放出质子,但质子是很容易被屏蔽的。也就是说,如果能点火实现氘氦三的核聚变,虽然中心温度的要求是要高于10亿度以上的温度,但外壳反而能够实现,只要磁场将这个“太阳中心”约束在真空壳体的中央,并稳定地核反应,整个核聚变的基础体系就形成了。当然,所谓的“三乘积”要素——离子温度、密度和能量约束时间,都要达标。

    原时空的核聚变,在李思华和赵云腾穿越的时候,大致是在氘氚聚变这条路径上,实现了中心温度1.6亿度,1,056秒的连续高温等离子体运行,等离子体电流超过250万安培(2.5兆安培)等指标。

    新时空的中国,本来也是按照这条技术路线在不断发展。不过在2008年突破了点火技术之后,重点就调整了,因为新的点火技术,理论上可以实现氘氦三反应的10亿度以上,甚至高达20亿度的中心温度。

    虽然也没有放弃氘氚聚变的继续研究,但显然氘氦三聚变反应,反而变得更加现实。也正因为如此,2008年到2011年建成的月球月宫科学实验基地,其重要的任务之一,就是研究提取氦三。

    太阳风为月球土壤带来了丰富的He-3,但在月壤中分布得很散,如果是使用月壤,那么大约150吨才能提取出1克He-3,这在地球上都未必经济,更别说在月球了。但之所以当年觉得有可行性,正是科学家对月壤研究后,得到了一个突然的发现。

    科学家们发现,月壤中钛铁矿颗粒表面,都存在一层非晶玻璃。在玻璃层中,观测到了大量的氦气泡,直径大约为5~25n且大部分气泡,都位于玻璃层与晶体的界面附近。反而在颗粒内部晶体中,基本没有氦气泡。

    进一步的研究发现,通过机械破碎方法,有望在常温下,提取气泡形式储存的氦-3,不需要加热至高温。而且,钛铁矿具有弱磁性,可以通过磁筛选与其他月壤颗粒分开,便于在月球上原位开采。根据月球上钛铁矿总量估算,以气泡形式储藏的氦-3总量或高达26万吨,足以按照地球现在每年使用的能源规模,使用数千年。 当然,这实际上是不可能的,每年人类使用的能源都在增加嘛。

    无论如何,这个发现解决了在月球提取He-3的三大问题:

    第一是温度问题,本来如果要从普通月壤中提取氦-3,由于溶解在月壤颗粒中,提取氦-3受扩散速率限制,需要700℃以上的高温,不但耗能较高,而且速度慢,很难实现在月球上原位开采。地球上搞个700℃不难,但在月球那个难度,堪比登天,而现在只要机械破碎,难度下降了百倍不止。

    第二是范围问题,原来是所有月壤,现在只要钛铁矿,这使得前期原材料的范围大大缩小,时间和成本都变得可控了,尤其是寻找到月球的钛铁矿的“富矿”地域,就像地球矿藏一样,具备了经济性的开采可能。

    第三是分离问题,题钛铁矿玻璃层中,直接含有的是氦三气泡,意味着已经做过了“天然提纯”,无需像是原来的设想——要通过逐次的制冷,将月壤中与氦三混合的氢元素和氦四等杂质排除出去。这样成本的节省以及开采难度的下降,那可就大了去了。

    打个比方,地球上黄金元素的总量,其实很高,一点都不稀缺,但问题就是分得太散了,以至于大多数的金元素,没有开采的经济价值,只有那些集中在一起形成富集的金矿,才有开采的价值——分布的面积很大,但有价值的只是集中的一些“点”,氦三在月球也类似这样的情况。

    于是,在月球开采氦三的流程,就有了现实的可行流程——

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