根據人類對核聚變技術的研究,可控核聚變可以分為幾代,每一代反應生成的東西也不同。
比如最容易實現的第一代氘氚聚變,簡稱DT聚變,反應生成的是一個氦4原子+一個高能中子,還有17.6MeV的能量。
因為中子不帶電,無法被磁場約束,橫沖直撞產生的輻照,很容易破壞掉聚變裝置的內壁材料。
另外氚T的半衰期只有12.43年,自然界幾乎不存在天然的氘,如此維持氚元素的自持也是一大難題。
針對這些缺陷,人類提出了第二代可控核聚變技術,即氘氦3聚變,簡稱DHe3聚變,反應生成的是一個氦4原子核+一個高能質子,以及18.3MeV的能量。
因為質子帶正電,可以被磁場約束,如此就解決了中子輻照的問題。
同時氘D元素屬于穩定元素,大自然的含量豐度很高,這也避免采用氘氚聚變時氚元素的自持難題。
不過氘氦3聚變也不是沒有缺點。
相比較氘氚聚變,氘氦3聚變散射截面要明顯小很多。
想要完成氘氦3聚變,反應堆就需要更高的溫度,更高的元素濃度,還有更高的磁場約束強度。
聚變散射截面,形象點比喻就是一群蒙著眼睛在操場奔跑胡亂的人群。
溫度就是奔跑的速度,溫度越高奔跑的速度越快。
散射截面大的氘氚聚變,這是一群大人在跑,占地空間大。
散射截面小的氘氦3聚變,這是一群小孩在奔跑,靈活小巧。
當奔跑的兩個人撞到一起,砰地一聲,元素就聚變了。
在大家都蒙住眼睛胡亂跑的情況,同樣的奔跑,同樣的奔跑速度,很明顯是一群大人更容易撞到一起,小孩沒那么容易撞到一起。
而怎么撞到一起,這就是聚變的難易,前者氘氚聚變,幾千萬攝氏度的奔跑速度,后者氘氦3聚變,溫度直接就飆升到數億攝氏度。
除了氘氚聚變,氘氦3聚變,可控核聚變還有氘氘聚變。
但DD聚變因為有兩種反應路徑,一種是聚變生產氫和一顆質子,釋放出4MeV的能量,另一種是反應生成氦3和一顆中子,釋放出3.3MeV的能量。
兩者反應概率各占一半,其中一半的反應產生中子,存在中子輻照問題,最終還是比不上氘氦3聚變。
“因為直接繼承人類文明的聚變技術,我們使用是最好的氘氦3聚變。”
“反應堆的發電效率是多少?”陳諾繼續詢問。
可控核聚變反應生成的都是能量和高能質子,而這些能量的表現形式主要就是熱量,但熱量是無法直接被利用,需要轉換成電能再使用。
想象中點燃一個核聚變反應堆就能一飛沖天,威力無邊,這是不切實際的事情。
而熱量發電,這又繞不開人類的祖傳秘籍——燒開水。
通過燒開水的方式,借助高壓蒸汽,推動汽輪機帶動發電機發電。
當然,核聚變反應堆畢竟高級一點。
除了燒開水的方式,還可以滿足磁流體發電的需求。
磁流體發電的原理,就是利用導電的等離子流高速通過磁場切割磁感線,從而產生電動勢,產生電能。
眾所周知,物質被加熱到高溫發生電離,會分為帶負電的電子,跟帶正電的原子核。
當這樣的等離子流通過高磁場,電子和原子核就會在磁場兩極靠近和聚集,這樣電勢差就產生了,電流也就出現了。
粒子運動速率的外在表現是溫度。
這種經過磁場的等離子流因為磁場的聚集,速度減緩,宏觀的表現就是溫度下降,磁流體發電本質也可以看做是溫度被轉換成電能。
對于氘氦3聚變反應堆,磁流體發電配合燒開水,這無疑是最適合的模式。
因為聚變的產物除了能量,剩下的就是數億攝氏度的氦核,還有一顆高能質子。
無論是氦核還是質子,都帶有電荷,都可以通過磁場,切割磁感線進行發電。
“報告主宰,磁流體發電搭配燒開水,綜合發電效率可以達到百分之53。”
“只有百分之53,差不多一半的能量都浪費了。”
陳諾忍不住搖頭:“加大對溫度發電模塊的進化培育,盡可能提高核聚變反應堆的綜合發電效率。”
按照鳥神星現在反應堆的規模,提高能量的轉換效率是現階段最有效益的方案。
每提高一個點,這都等同于多建造上萬座核聚變的反應堆。
“是,主宰。”
“好好加油。”
陳諾鼓勵一句,看著全部燃料都運輸分配完畢,下達指令道:“啟動行星發動機陣列,兩天的時間,沒必要等到最后時刻。
每一次關鍵的航行,我們都需要考慮可能發生的意外,給計劃預留一定的冗余量。”
“小天明白了。”
小天應了一聲,承載了指令的電磁波傳送到星球表面,被全部的生物模塊接受。
指令確定,遍布在南半球的一座座核聚變引擎點火,澎湃的能量源源不斷的輸送到一邊的發電機組和磁流體發電機組。
電火花綻放,澎湃的電流在源源不斷的產生。
這些電流通過超導線路,傳遞到一座座直徑千米的霍爾推進器,再通過線圈產生磁場對物質進行電離加速。
一圈又一圈的湛藍色光圈在鳥神星的南半球亮起。
數不清的離子束被霍爾推進器加速到40千米每秒,形成一圈圈璀璨的光柱,噴射到太空。
轟隆隆!
霍爾推進器產生的澎湃推力,開始作用到地面,通過鋪在星球表面進行加固的材料2號又進一步傳遞到地底,再傳遞到整個星球。
整個星球在震動,地殼在扭曲擠壓,大地裂開數不清的裂縫,然后又被材料2號填補加固。
這顆直徑1900公里,太陽系第三大的矮行星,在遍布整個南半球的行星發動機陣列產生的推力作用之下,原本環繞太陽運轉,向內彎曲的軌道開始向外偏移。
“主宰,百萬臺霍爾推進器全功率推進,當前總推進力達到50.34萬億噸,受到行星發動機的影響,鳥神星開始偏離星球的軌道,掙脫太陽的束縛。”
星球震動持續了幾個小時,最終陷入平穩,小天開始通報整顆星球和行星發動機的運行狀態。
根據物體間萬有引力公式F=GMm/r^2N,G是萬有引力常數,M其中一個物體的質量,m是另一個物體的質量,r是兩個物體之間的距離,N是單位牛頓。
太陽的質量是1.99×10^30KG質量,鳥神星質量是4×10^21KG,與太陽的距離是7.8×10^12米,引力常數是6.67×10^-11 N。
那么可以計算得出,鳥神星受到太陽的引力經過關系換算之后,大約是2×10^10噸,即20億噸。
因為鳥神星和太陽處于繞軸勻速轉動的狀態,星球的離心力和太陽的引力平衡,離心力=太陽的引力。
但原本平衡的兩個力,鳥神星這邊突然施加多超過50萬億噸向外的推力,哪怕鳥神星的質量足夠龐大,軌道也開始往外偏移,開始掙脫太陽的引力。
看著外面璀璨的等離子光柱,陳諾問道:“我們大概多久能離開當前軌道,開始前往中子星。”
“主宰,預計5個月之后脫離當前軌道,但想要前往中子星,我們還需要增加霍爾推進器的數量,對推進器進行改造......”
鳥神星的質量有4×10^21KG,換算成噸,這就是400億億噸。
單憑霍爾推進器目前的推力,根本就無法進行有效的加速,現在能改變星球的軌道,主要還是利用星球自身的速度。
這就像地球文明時代,質量數千噸的太空站,依靠幾臺10牛級的推進器就能實現變軌一樣。
其中關鍵的點,就是因為太空站本身具有一個很高的速度。
不過,變軌容易,想要對鳥神星再加速,推著離開太陽系就沒這么簡單。
現如今的行星發動機陣列,必須增加數量同時進行一系列改造。
當然,改造的方案不難。
最簡單的方案就是給每座推進器增加微波模塊,再調整結構,把霍爾推進器變成可變比沖磁等離子體發動機就行。
溫度的本質,是物質微觀粒子的運動。
一團超高溫等離子體,本質就是一團高速亂飛的離子。
溫度越高,離子運動的越劇烈。
這時候,通過電磁場對亂飛的離子引導到一個方向,就能極大增加離子束的噴射速度。
按照人類文明最新的超導材料,可以營造的磁場強度和微波照射強度。
超大型的行星發動機,在增加超大型微波模塊和提高磁場強度,等離子束的噴射速度可以從現在幾十千米每秒,輕松達到近萬千米每秒。
不考慮最佳能耗的話,維持五分之一光速的燃料噴射速度都沒問題,極限情況還可以提高到三分之一光速,足以推動鳥神星在太空航行。