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学霸的微观世界 第339章 如何发电?

时间:2019-03-23作者:日出江上

    刁同志提出的这三个问题,说实话,在刘峰看来已经可以解决一大半了。

    反物质都已经可以规模化生产制造,将其用之于发电,完全就是水到渠成的事情;而能够将之运用于宇宙飞船上进行发电获取能量的难题,也就在于彭宁离子阱装置的小型化了。

    自然,完全将彭宁离子阱装置做到是个人都能背走的那种小型化,2、30年内确实是难以做到的;

    但将一座小房子大小的装置尽可能的缩小到一辆小卡车都能拉走的地步,如果说在之前还有点难题的话,那么现在嘛……在他将计算材料学推进到了一个新地步,致使全国的材料研究成果成井喷状态后,也只是一两年的问题。

    至于运载火箭或者说宇宙飞船的动力问题,在有了反物质发动机最为推力后,这一切都只是小意思了。

    因为反物质发动机的推重比完全可以做到用小马拉大车的程度。

    如果说以毛熊国最先进的“能源号”运载火箭3600吨的发射重量,最多却只有40来吨,接近90分之一的有效载荷的话,那么以反物质发动机为基础的宇宙飞船,就能达到36000吨甚至36万吨或者更重的发射重量,而有效载荷,却至少能够达到其发射重量的一半!

    50%以上,根本不在一个数量级啊!

    因此,人类完全可以有充足的物资航行于宇宙星空,10年、20年、甚至是一辈子都不再为补给的事情发愁,到了那个时候,星际时代自然而然地就到来了。

    而现在,以金东寒院士为首的科研团队也早已经设计出了反物质发动机的图纸。

    之所以还没有开始生产样机,一方面是时间还来不及的缘故,另一方面,其实这里面和国内的飞机发动机一样,面临着同样的问题——在实验室条件下生产出来的发动机或许凑合着使用还行,但要做到更加实用化、更加可靠的规模化生产,这里面还有很长的一段路要走。

    毕竟,无论是航天发动机还是汽车、飞机发动机,其实随便一个研究团队都能将设计图画得非常科幻;

    就以飞机发动机来说,什么矢量喷管、大推力、高推重比等等,就连阿三的设计师都能设计得突破天际——拳打f22,脚踢j20……

    然而,飞机发动机之所以被称之为大国工业的明珠,可不仅仅只是会设计就行的;

    因为设计图纸画得再好看,如果没有合适的材料,更没有对这些材料进行精密加工的能力,就算指标再先进,牛皮吹得再响亮,却生产不出来,可造不出来又有什么意义呢,可望而不可亵玩吗?

    因此,发动机的设计,必须还要考虑到国内现有的材料以及是否有这样的精密制造能力,这一点,金东寒院士等人已经有所考量,只不过还没有开始实际建造,不能具体指出会遇到哪些困哪罢了。

    只不过,有j20的成功试飞作为榜样,刘峰相信,举国之力下,这种精密加工的问题反倒是最容易解决的。

    至于最后一个问题——生物圈系统,那就更加简单了。

    其本质上也不过是能量的问题,有了反物质作为能量基础,‘人造太阳’也不是遥不可及的梦想,到时候还不是想种什么菜就种什么菜。

    ……

    对于刁同志的怀疑,刘峰很有耐心地做了解答。

    毕竟这家伙也知道,未来自己的日子能否像现在这般过得如此滋润,大部分都要落在这位身上了。

    而刁同志自然也非常认真地听取刘峰的意见。

    至于一旁的大长老,虽然也非常关心刘峰到底如何解答,但和刁同志不断地深入询问不同,老人家全程都没有发表任何看法,只是安静地听着两人的对话,不时地点点头。

    最终,对话的结果——刘峰并没有完全能够说服刁同志。

    毕竟术业有专攻,很多知识都不是这位长老能够理解的。

    但也不是没有成果。

    因为刁同志表示,在不久后,他将会组织一场更加正式、更加严格、涉及范围也更广的科学问政,到时候,不只是刘峰为代表的反物质工程项目组,还有其他各个领域的科学家、国家高官、军队高层等等都将会出席。

    而刘峰,也将会接受这些人更加严格刁钻的‘审问’!

    ……

    这一场高端对话,自然是没有人敢记录下来的。

    但在未来刁同志的回忆录当中,将这一次对话评价为影响华国未来数百年国运的里程碑式对话,这才被后世人所知!

    ‘问政’终于结束。

    刘峰刚从办公室里走出去,大长老便和刁同志讨论开了。

    大长老:“这个年轻人,你怎么看?”

    沉吟了片刻,刁同志回应道:

    “作为当今世界华国最优秀的科学家,他在科学研究上的成果并不是我能够置喙的,我也不一定能够听得懂;但从刚才的对话当中,我能够感觉到他很有自己的原则,并不会因为有可能得罪人就对问题袖手旁观,这种担当,恰恰是一位科学家能否被称为国宝级大师必须具备的最重要的品质,我认为,他已经具有了这样的品质。”

    听到刁同志对刘峰的评价,老人满意的点了点头。

    ……

    天光破晓,云卷云舒。

    持续的降雨过后,京城的天边终于洒下了第一道阳光。

    正如刘峰现在的心情一般。

    从最初见到刁同志的忐忑到现在的拨云见日,他的心里已经有了底气。

    很明显,这一次的对话是大长老权力交接下的一个小事件,但对于刘峰来说,却是关系到了他今后人生走向的大事件,说重点,甚至于关系到了整个反物质工程的生死存亡。

    虽然最终他没有能够完全说服这位未来的大长老,但从他对待他的态度上,刘峰完全能够看得出来,他已经过关了。

    至于华国未来数十年武器的发展过程会不会按照他的建议来运行,就不是他能决定的了,刘峰也只求问心无愧,尽自己最大的努力来说服高层就好。

    于是,从大长老的办公室里出来后,刘峰随后就召集了一次反物质各项子项目工程的负责人碰头会议。

    “田院士,接下来,有关彭宁离子阱项目的最新研究,我们暂时要转换一下方向了。”

    将自己对未来星际时代的规划详细介绍给各位负责人后,刘峰首先对田学林院士吩咐道。

    “明白!”

    田院士一脸郑重地点了点头。

    这段时间,他一直在研究能够存贮更多反物质的彭宁离子阱装置,从之前的1mg~100mg,再到接下来的1g,10g,甚至是1kg,他都有着非常明确的规划。

    因此,对于彭宁离子阱装置来说,体积和重量根本不在他的考虑范围之内,当然也就往着越来越庞大,越来越重的方向上发展。

    而这一次,刘峰既然定下了基调,暂时要在能够存贮100mg反物质的彭宁离子阱装置上进行小型化研究,最终的目的是要能够安装到航天器上,知道这里面严重性的他自然非常爽快地应了下来。

    刘峰也满意的点了点头。

    他和田学林院士之间的合作一直都非常愉快,除了因为两人都有丰富的学术知识以外,他自己的魄力以及田院士的执行力也是两人之间保持关系良好的润滑剂。

    刘峰也相信,将彭宁离子阱交给田院士来负责,绝对是最明智的选择。

    接下来是有关反物质发电项目的问题。

    给刘峰做解答的钱正英院士。

    “关于如何将反物质湮灭的能量转化成电能,经过这一年时间的攻关,我们终于设计出了一种方案,这里,我带来了一张设计草图,也请各位院士多多指教。”

    老太太非常熟练地打开了电脑上的ppt,一份设计图纸便通过会议室的投影仪投影到了幕布上。

    很明显,这份图纸,老太太借鉴了水利发电机和火力发电机的部分优点,最终结合了核电发电机的高温气冷堆设计思路。

    之所以最终大部分和核反应堆的高温气冷堆设计思路类似,刘峰也了然。

    华国高温气冷堆的研究发展工作始于70年代中期,主要研究单位是水木大学的核研院,而到了现在为止,研究的部门和团队早已经开枝散叶不只一个,而且华国的高温气冷堆也已经发展到了第四代,成为了全世界少数几个能够加工制造高温气冷堆关键设备的国家!

    并且,高温气冷堆具有良好的固有安全性,在事故下不会对公众造成损害,在经济上能够和其它发电方式竞争,还具有建设期短等优点。

    能够独立制造,而且技术先进成熟,优点多,经济性能也非常好,自然而然地成为了反物质发电项目的首要参考对象。

    不过,在简单地看了眼这张草图之后,刘峰便摇了摇头。

    “我们难得做出来这么先进的技术,继续用‘烧开水’的方式未免有些太浪费了。而且,如果我们想要用在未来的宇宙飞船上,又从哪里寻找这么多的水呢?”

    钱院士:“首先排除能够用在宇宙飞船上进行发电的设想,毕竟之前我们一直考虑的方向都是用于地球上的发电项目,因此,这一套等到会议过后我们再安排研究;而且,你不能否认的是,在地球上的发电,烧开水依然是最高效的发电方式。”

    刘峰摇了摇头:“那好,未来能够用于宇宙飞船发电的事宜,我们等会儿再说;至于在地球上,烧开水发电是否是最高效的问题,我看也未必!”

    钱院士没有说话,而是等待着刘峰继续说下去。

    然而,刘峰并没有没做任何解释,只是随手取过了一张a4纸在桌上铺展开来,接着拿起了签字笔,在上面随手画起了草图。

    随着他接触过的工程项目越来越多,比如说自己负责的超级对撞机建造工程,海军工程大学那边,马明伟院士的综合电力系统工程以及电磁炮、电磁弹射器的建造工程等等,让他在工程学的等级上,除了刷到了足够多的理论知识以外,也积累下来了足够多的实际操作经验。

    以他现在在工程学上的造诣,一般的工程院院士,恐怕也比不上他,要不然,马明伟院士也不会对他如此敬佩。

    而在工程学上,作图也只是最基本的能力。

    此时此刻,刘峰手上的签字笔,仿佛是在跳舞一般,即便是随手地一笔一划,也都像尺规作图那般的标准好看。

    看着刘峰画图的动作,钱院士眯了眯眼睛,瞳孔中闪过了一丝意外的神色。

    如果她没有记错的话,这位刘教授要到几年6月份才满20岁吧,而就这娴熟的笔画,没有个三五年的从业经验,是绝对不可能做到的;再加上之前必须对工程学的理论知识进行学习,外加这家伙以前还表现除了如此高深的物理学、材料学以及化学知识,因此,到底是怎样的天才,才能精通这么多门学科啊!

    真是妖孽!

    对于钱院士的感叹,刘峰自然是不得知道的,他只是一心一意地专注于手上的画图工作。

    先是用简单的线条勾勒出彭宁离子阱装置的轮廓,然后再在此基础上简单地勾勒出了后面的发电机组结构。

    盯着图上越来越多、越来越清晰的线条,钱院士也渐渐看出了一些门道,眉毛饶有兴趣地抬了起来。

    “这,是磁流体发电机?”

    “对也不对,”

    停下了手中的笔,刘峰对着这张草图看了看,满意地点了点头,

    “我说对,是因为这种发电方式和磁流体发电机的原理类似,不对,是因为原理虽然类似,但本质上,这套发电机主要是通过控制反物质湮灭产生的高能带电介子以及部分高能γ射线进行发电。当然,以我的水平,设计图也只能画到这种程度了,具体的设计,还得麻烦你们这些专家进行重新探讨才行。”

    质子和反质子湮灭时,会产生3到7个介子,通常情况是3个带电介子和2个中性介子,其中,中性介子几乎立刻转化成高能γ射线,而带电介子是有一定寿命的,正常半衰期是28纳秒,但由于它们以光速94%的速度移动,所以半衰期延长到了70纳秒,并在衰变完毕前平均前进24米。

    而这些带电介子却包含了正反物质湮灭的60%的能量,因此,是带电的就好办,可以使用磁场控制它们的方向,用来推动发动机;至于中性介子转化成的高能γ射线,也能在其他地方部分使用。

    因此,能够用来推动发动机,自然也能用来推动‘发电机’,这里面的能源转换效率虽然只有60%左右,但相比于用来烧开水的40%,效率几乎都快是后者的两倍了!

    盯着这张草图看了看,钱院士摇了摇头:“恕我直言,您的这套设计图和磁流体发电机的原理类似,虽然具备着看似更加诱人的前景,但您要知道,磁流体体发电机技术早在上个世纪70年代就开始研制了,然而至今为止,几十年都拿不出像样的成果,技术一直都不完善,经济效益更跟不上市场的需求,以至于渐渐被学术界和工业界主流所抛弃,用它来发电恐怕不是一个合适的选择。”

    似乎是料到王院士会这么说,刘峰笑了笑,继续说道:

    “对于磁流体发电来说是如此,但对于咱们反物质高能介子发电来说却不尽然。”

    “哦?”老太太的脸上流露出了意外的表情,将询问的视线投向了刘峰,“怎讲?”

    刘峰:“据我所知,磁流体发电技术无非是将气体加热至2000度高温,形成等离子体束流,然后通过等离子体束流切割磁力线,产生感应电动势进行发电,似乎很多实验室都能做得出来。”

    老太太笑了笑:“然而,这些磁流体发电机却是燃煤的也有燃油的,将气体加热至2000度高温形成等离子体,这一过程伴随着大量的热能损耗,因此几乎没有人能够将能量转化效率做到20%以上,还不如用这些能量来烧开水发电呢?”

    “如过是反物质发电的话,我们就根本不存在这样的问题,”刘峰也笑了笑,继续说道,“因为我们是直接使用正反物质湮灭后的带电介子来切割磁力线,产生感应电动势进行能量转化,根本不存在加热高温气体形成等离子体来推动‘发电机’这一过程!也就是说,我们无需再去花费更多的精力加热电离气体,只需要将这些携带着庞大能量的介子利用起来便可!”

    “而且,除了可以利用带电介子来‘推动’发电机以外,我们还可以利用额外的高能γ射线,用来烧开水也好,还是用来烧空气也罢,‘推动’另一台发电机发电,相当于就能同时‘推动’两台发电机发电了,能量利用率自然远远超过60%!”

    听到这里,钱院士的表情动容了。

    立刻再次看向了那张草图,结合刚才刘峰解释,片刻过后,老太太的眼中产生了兴奋之色……~
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