第854章 1941年可用的核能技术,马六甲行动(1/2)
办公室里很安静。
姜文瑾端坐着,静静等候着方文的后续。
困扰核研究团队许久的能源难题,是卡在武器级铀提纯又一门坎,只要能源问题得以突破,其他环节才能展开。
方文站在窗前,望向远处灯火通明的物理实验楼,脑海中无数后世成熟的核电技术资料浮现。
他在心中逐一比对,寻找适配早期核工业体系的反应堆技术。
有三种常规方案。
第一种,轻水堆。
这是后世最普及的核电技术,结构紧凑、功率密度高、发电效率优异,广泛用于民用核电站与舰船动力。
但它有一个目前完全无解的硬性门槛:燃料要求。
轻水的中子吸收截面高,会损耗大量中子,无法维持天然铀的链式反应。它的燃料必须是人工浓缩的低浓铀,要求铀-235丰度达到3%到5%。”
可泰山的问题在于,现在没有任何大规模同位素浓缩能力。
目前泰山手里只有黄饼提纯后的高化学纯度天然铀,铀-235丰度依旧是天然的0.72%。
为了建一个反应堆,先耗费海量资源去浓缩低浓铀,本末倒置,完全不符合现阶段的攻坚目标。
方文心中否定。
这条路,走不通。
第二种,重水堆。
重水的中子损耗极低,优势很明显,它可以直接燃烧天然铀,无需提前浓缩,适配我们现有的黄饼提纯现状。
但是,它有一个致命死穴,导致其并不适合泰山。
那就是重水。
重水的制备难度很高,需要大规模电解、精馏、同位素分离多级串联,其设备要求高,能耗恐怖、工艺极其苛刻。
以泰山当下的工业水平,别说量产重水,就连实验室级别的高纯度重水,都难以稳定制备。
重水堆看似燃料自由,实则被核心冷却慢化材料卡死,现阶段的泰山,根本没有资格碰这条技术路线。
方文又将这条路线否定了。
还有第三种,天然铀石墨气冷堆。
(石墨气冷堆图片)
这种技术,英国人在1951年研究过。
姜文瑾团队在最初的时候,也往这方面研究。
还有,方文上次铲除了日军在大同的石墨工厂,抢走了大量高纯度石墨。
冥冥中似乎有一条线在指引着方文,走向这条道路。
想到这里,方文转身,出声道:“有一种技术,非常适合现在的我们。它叫做天然铀石墨气冷堆。”
“天然铀石墨气冷堆?”姜文瑾不由站起身,“总经理,你对这种技术知道多少?”
“我知道的比较多,咱们慢慢谈。”
方文拿起粉笔,在黑板上书写。
“这种技术,原料消耗的是天然铀。我们都知道,天然铀中,就算纯度再高,99.3%也是铀-238,我们需要的武器级铀235只有0.7%。但这种技术不需要铀235参与反应,只需要将天然铀矿石的纯度提高,就能实现核能发电。”
停下笔,方文转身看向姜文瑾。
“简单来说,只要我们提纯出高纯度黄饼,就可以直接作为燃料,经由这种技术来实现发电。”
姜文瑾激动不已:“总经理,你别卖关子了,快告诉我吧。”
方文见他急切,嘴角微微一扬,握着粉笔在黑板上快速落笔,一条条清晰的技术框架线条迅速铺开。
“我们这条路线,用的就是纯化学提纯的天然铀。”
方文指着黑板上的简易堆芯结构图,沉声道:
“我们现在的产能,黄饼精炼之后,能做出90%以上化学纯度的铀棒,这点你之前的报表已经证实了。它的同位素比例没变,依旧是0.72%的U-235搭配99.28%的U-238,但这就够了。”
姜文瑾目光死死盯着黑板,脑子飞速转动分析着。
“它的核心结构分三样。”
方文伸出三根手指。
“第一,慢化剂,高纯石墨。”
“石墨的中子吸收截面极低,几乎不浪费中子。链式反应产生的快中子,穿过石墨层层减速,变成热中子,足以持续轰击天然铀里稀少的U-235,稳稳维系链式反应,不会断链、不会熄火。”
“第二,冷却剂,常压空气或者二氧化碳。”
“全程常压运行,无需高压罐体,无需特种耐压钢材。我们基地现有的普通碳钢、铸铁设备,就能搭建整套送风、换热、循环管路,完全没有工业门槛。”
“堆芯反应产生的热量,由流动空气直接带出,通过热交换器烧水产生蒸汽,推动汽轮机、发电机发电。原理和普通火电别无二致,唯一的区别,就是用核裂变热量替代了煤炭燃烧。”
姜文瑾瞬间听懂了核心优势,忍不住出声:“这就意味着,我们不用攻克任何超前材料,不用研发特殊设备,全是我们现有工业体系能落地的东西!”
“没错。”
方文点头,继续说明。
“第三,控制体系,人工可控、安全容错率高。”
“我们用硼钢控制棒调节反应功率,插深一点,中子通量降低,功率下降;拔出来一点,反应加剧,功率提升。没有复杂的控制系统也没关系,全靠人工监测、手动调控,以我们科研人员的严谨度,完全可以稳定运行。”
“我们造不出低浓铀,也没有资源进行气体扩散法大规模制备。但石墨气冷堆,却可以吃我们造得出来的东西产生电能。”
姜文瑾点头,嘴里喃喃自语:“黄饼精炼成高纯天然铀棒,填入石墨堆芯,进行核裂变发热,然后热能发电。其中需要一个启动中子源,用钋粉就可以,钋要用我们提炼黄饼的矿渣来收集.”
他浑身发热,积压数月的桎梏彻底破碎,眼神里满是极致的振奋。
困扰整个核项目团队最大的难题,就是绕不开的能量守恒定理,想要获得恐怖威力的物质,就需要消耗恐怖的电量。
之前所有测算都显示,哪怕倾尽缅北基地所有柴油发电机、火电设备,也不足以支撑气体扩散法的提纯方式。
而回旋加速器用的是电磁分离技术,也需要大量电能驱动。
没有电,再好的提纯原理、再先进的设备,都是摆设。
而现在,方文给出了一条完全适配泰山基地现状、贴合当下工业水平的完美出路。
“总经理,那它的发电功率……能否支撑回旋加速器运行?”姜文瑾压着激动,问出最关键的问题。
本章未完,点击下一页继续阅读。