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:::第一百零二章    聚变陷阱(中)
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睿銝一连串耸人听闻的言论让秦翀心里直打鼓:“氘氚初级聚变堆真有那么危险?真的会坑了人类?
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睿銝:“嫩要是还不信,俺具体给嫩分析分析,就从初级聚变堆的工作物质氘和氚说吧,地球海洋里蕴藏着巨量的氘,但任何行星上都不会有现成的氚,地球当然也不例外,因为氚是一种放射性核素,半哀期只有12年左右,物理定律决定了人类无法从自然界采集到这种核聚变燃料。氘氚初级聚变堆所使用的氚,必须由裂变型核反应堆制造,生产效率非常低,你上次发给俺的百科全书中提到,2017年地球上氚的产量只有不到五公斤,价值上亿美元。
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秦翀:“我的同事告诉我,地球上现在兴建了专门的氚生产线,氚的产能已经大大提高,另外氘氚聚变堆工作时会额外产生一些氚,虽然不够自持,但经过回收,可以节省不少核聚变燃料。到目前为止,地球上并没有出现氚燃料短缺的问题。
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睿銝:“呵呵,刚开始的时候,一切看起来都还不错,不然你们也不可能这么容易上当。先不说耗费了多少资源用来增加氚的产能,当人类暂时解决了核聚变燃料短缺问题时,也就向‘聚变陷阱’里又迈进一步,人类遇到的下一问题是氦元素耗尽*¹⁹。
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秦翀:“氘氚聚变堆的燃料里好像没有用到氦元素。
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睿銝:“每兴建一座初级核聚变反应堆,都会消耗掉大量的液氦,液氦主要用来冷却超导线圈,因为生成强磁场,约束等离子体的线圈,必须浸泡在低温液氦里才能达到超导临界工作温度。请注意,建造初级聚变堆时,液氦不是一次性投入就万事大吉,低温液氦会缓慢蒸发,也就是说,想要维持初级聚变堆运行,必须不断补充液氦。作为稀有气体,随着大批聚变反应堆的建立、运行,用不了多久,地球上的氦元素就会被耗尽。
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秦翀:“人类以后肯定能找到临界温度更高的超导材料,用液氮代替液氦作为超导体冷却剂,这样就可以避免氦元素被耗尽。
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睿銝:“不用以后,早在七十年前你们就发现了可以用液氮冷却的超导材料,但是在建造可控聚变反应堆、LHC粒子加速器时,你们还是选择了用液氦冷却的超导材料线圈,那是因为,以液氮作为冷却剂的超导材料,存在各种短板,无法走出实验室被大规模应用,你们的科学家称之为PPT材料。所以,随着氘氚初级聚变堆的兴建,地球上的氦元素必将被耗尽。
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秦翀无言以对。
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睿銝:“氦元素耗尽之后,你知道会发生什么吗?
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秦翀:“所有初级聚变反应堆,都将不得不被关停…
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睿銝:“错!如果上述情况发生在别的工业设施上,人类或许会选择关停方案,但这事儿发生在氘氚聚变反应堆上,你们却不会那么做。一来,能源消费达到某个高度,想走回头路,难之又难;二来,初级聚变反应堆能量输出巨大,当拥有巨量能源时,一切皆变得可能。氦元素其实并没有真的被耗尽,只是从聚变反应堆里蒸发后,‘无限’稀释到空气中。有了巨量能源这张王牌,人类将开始从空气中过滤提取那些微量的氦,这是一项极其耗能的工作,到那时,氘氚初级聚变反应堆百分之六十的输出能量,都被用于维持系统自身运转,实际可供人类消费的能源比例小于百分之四十。如此,人类就必须建造更多的初级聚变反应堆,才能满足对能源的需求,同时也就需要更多的氦元素…一个水多了加面,面多了加水的怪循环,出现在你们的能源产业链中。
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看到秦翀不语,睿銝继续说道:“继氦元素耗尽之后,人类将面临第三个问题。
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秦翀:“还有第三个问题…
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睿銝:“軲迪星人硬塞给你们的‘第五种力’,并不能完美约束所有中子,核聚变反应发生时,部分高能中子仍会不断轰击反应堆内部结构,使整个聚变反应堆核心区域污染、受损。軲迪星人的‘聚变陷阱’微妙之处就在于此,如果没有第五种力,氘氚初级聚变反应堆的设计寿命远达不到实用化水平,你们也就不敢大规模建造、使用。但当人类掌握了‘第五种力’之后,氘氚初级聚变反应堆的寿命问题貌似被解决了,引得人类快马加鞭大量兴建初级聚变堆,但几万小时的设计寿命一到,你们就会发现反应堆内部结构早已被高能中子打得千疮百孔,全都沾染上了放射性,失去了回收再利用的价值。
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秦翀:“可是人类在使用化石燃料发电的年代,燃气轮机的叶片,同样也只能工作几万小时,设计寿命到了,一样要报废,这很正常呀。
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睿銝:“你们燃气轮机的制造材料主要是铁基合金,这东西在地球上到处都是,可是建造氘氚初级聚变反应堆,需要大量各种稀有金属,这里我只举一个例子——超导线圈中的铌,这东西地球上一年的产量也就几万吨,而且越开采越少,一座氘氚初级聚变反应堆,需要用四五百吨铌合金线圈,反应堆一旦到了设计寿命,堆芯几乎所有稀有金属都沾染上了放射性,极难回收利用。随着大量氘氚初级聚变反应堆的建造,地球上金属铌的饱有量将迅速下降,这跟氦元素被耗尽的情形非常相似。但你们不会坐以待毙,继续使用巨量能源这张王牌,以超高能耗为代价,过滤分离遭放射性污染的稀有金属,到那时,初级聚变反应堆输出的能量,百分之九十被用于维持系统自身运转,实际供给人类消费的能源比例小于百分之十,为此,人类又不得不建造更多初级聚变反应堆,相应的又需要更多稀有金属…秦翀你现在明白了吧,氘氚初级聚变反应堆就是个稀有资源绞肉机。
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