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第4章 脑洞研究课题

张组长突然召集大家开会,林天元迅速来到了会议室,会议室像个教室,前面是讲台和黑板,中间是桌子和椅子,后面有电脑台摆着电脑,是举行内部小会议的地方,布置比较随便。

很快组长来到了讲台上。林天元看一下四周与会的有张组长,刘研究员,黄工程师,陈工程师,张助理,何研究员,赵工程师等十几人。

这时张组长发话了:“叫大家来,是因为上级布置一个务虚的课题,叫大家来讨论一下。不用出成果的,就头脑风暴一下。有领导看了流浪的地球,问我们在什么情况下必须离开地球,甚至太阳系。有没有移民太阳系外星球的可能。”

话音刚落,会议室就炸了,这个课题够劲爆,也够务虚的,一下之大家讨论了起来。

张助理抢先说:“太阳氦闪,就要跑路了吧。”

张助理是20几岁的年轻人,活泼,爱表现自己。

30几岁的陈工程师说:“氦闪后太阳还可以烧很久的,躲到木星背面躲过氦闪,就可以移民火星了,火星变成宜居带了。”

30几岁的刘研究员说:“火星表面变玻璃了吧。太阳氦闪的时候会将火星表面的火星土和岩石变成红色的高温玻璃液体洪流,冷却后变成玻璃星球。”

陈工程师说:“挖掉,用细菌和水来改造剩下的火星岩石。”

刘研究员:“恐怕没有多少剩下的火星岩石了。”

陈工程师:“从地球装土放到飞船上再移植到火星。水用彗星的,不要让彗星直接撞击火星水会被炸飞掉的。让火星引力捕获彗星,在彗星上安装核能发动机直接在彗星提炼重水如果可以氘氘核聚变的话燃料运输都可以省了。变轨让彗星在火星上以合适的速度坠落。”

刘研究员:“氦闪将火星上的空气都吹掉了。”

陈工程师:“在宇宙飞船或密封构装体里,建立空气循环系统。”

40几岁的赵工程师不以为然地说:“你们都在说什么鬼呢,太阳还有50亿年,才氦闪呢,25年一代人,2亿代人后的事情,你们操什么屁心啊。”

30岁的何研究员说:“那就剩下外星人入侵。”

41岁的黄工程师说:“那时就只有全力抵抗了,还移什么民。”

何研究员:“打不过还是要跑的。”

黄工程师:“到时候恐怕想跑也跑不掉,你当外星人的飞船不存在吗。”

林天元说:“黑洞来袭。一下子大家安静了。”

林天元接着说:“黑洞如果接近太阳就会和太阳变成双星系统或者太近的话把太阳吞噬,太阳死了我们离太阳那么近,恐怕我们也活不了会被吸进去,双星系统,行星很难稳定,一般会被抛出去,成为流浪的行星,也有可能被黑洞吸进去。”

赵工程师:黑洞除了星系中心的黑洞产生原因不明外,基本上是由恒星塌缩而来,肯定按原先的轨道运行。何来袭击太阳系的说法。

林天元:你们知不知道有种恒星叫流浪的恒星不归属任何星系。一但坍缩成黑洞就不好说了。

张组长:到时候怎么办。

林天元:凉办,一个氢弹甚至反物质炸弹扔进黑洞跟一滴水滴进海洋一样,毛用都没有,我们又打不过黑洞,除了移民还有什么办法。”

于是话题又转移到星际殖民去了。

一番讨论后,林天元说:就目前技术来说电磁线圈炮比较合适用于发射宇宙飞船。

何研究员问:“为什么不是电磁轨道炮。”

林天元说:“我得给你说一下这两种炮的不同,内容很多,我刚好有这方面的电子文件,去电脑那边看吧。”

会议室有电脑,方便大家查资料。于是何研究员看到以下的内容:

(世界主流的意见是电磁轨道炮。

因为相对于线圈炮,世界各国在轨道炮上投入的资源更多,相关技术也比较成熟。2014年美军在圣地亚哥海军基地港口的联合高速船USS Millinocket(JHSV 3)上展出的BAE系统公司制造的电磁炮原型机即为轨道炮。此前陆上试验的型号也是轨道炮。

解放军,上舰的据说也是轨道炮。电磁轨道炮由两条联接着大电流源的固定平行导轨和一个沿导轨轴线方向可滑动的电枢组成.发射时,电流由一条导轨流经电枢,再由另一条导轨流回,而构成闭合回路.强大的电流流经两平行导轨时,在两导轨间产生强大的磁场,这个磁场与流经电枢的电流相互作用,产生强大的电磁力,该力推动电枢和置于电枢前面的弹丸沿导轨加速运动,从而获得高速度.

根据毕奥-萨伐尔定律和安培定律可推得,电枢受到的电磁场的作用力与电流强度的平方成正比,即

F=kI2

由此可见,要想获得弹丸的高速度,必须供给轨道强大的电流.通常该电流的数值在兆安级.而电流的脉冲宽度在毫秒数量级.

在强脉冲电流的作用下,轨道炮中弹丸的加速度可达重力加速度的几十万倍.因此,轨道炮只需要较短的导轨,就能使弹丸获得很高的速度.它的优点是结构简单,适用范围广.例如可用于天基战略反导,发射质量为1~10kg的弹丸,能使其速度达到20 km/s以上,以拦截战略导弹;也可用于地面战术武器,如反装甲和防空;还可用于各类超高速碰撞,包括碰撞核聚变、流星体碰撞等研究.其缺点一是效率低,一般约10%左右.二是大电流对导轨的烧蚀严重,影响其使用寿命.为此,近些年来又出现了一些改进型的电磁轨道炮.例如,有的轨道炮为了减小电流,在轨道炮的外面与轨道并行走向绕多匝线圈以增强磁场,称为加强型轨道炮;有的轨道炮采用分段储能、供电或多级串联使用以提高效率。一般这些叫做电磁重组炮。

虽然世界主流是轨道炮,然而线圈炮也有自己的优势。

那么采用线圈炮相对于轨道炮有怎样的优势呢?

线圈炮相对于轨道炮的优势可以说是相当明显的。首先就体现在了线圈炮的高能量效率上,而能量转换效率最能体现电磁炮系统的性能,而在影响能量转换效率的诸多因素中,轨道炮主要损失在于炮管的欧姆损失与炮管电感的残留磁能,而即便是理想条件下忽略电阻的轨道炮,电源提供能量的一半转化为弹丸的动能,导轨炮的效率最高也只有50%,考虑到炮管的欧姆损失和摩擦阻力等,导轨炮的效率必然会低于50%的理论值,一般在25%-35%左右。实际目前只有10%左右。

线圈炮与电磁轨道的优势则更为明显,可以通过磁悬浮技术避免弹丸与炮管的机械接触,这就避免了摩擦阻力的产生;而在理论上线圈炮可以达到100%的潜力,而现实中平均也可达到50%以上的效率,这几乎是导轨炮效率的五倍。

这也就意味着在使用相同电源的时候,线圈炮可以达到更高的弹丸动能。而多级线圈驱动的方式则可以大大减小驱动元件所需的电流,同时大可使用多电源分散供电,从而避开了特大功率电源和开关的存在。

而从未来装备部队的角度来看,线圈炮有着相比于轨道炮更为明显的优势——高维护性。

多级线圈炮在使用中可以方便地通过拆卸部分线圈来进行维修,而轨道炮则需要整段更换导轨。另一方面,线圈炮在使用中不会有烧蚀问题,而轨道炮在发射时会对导轨产生剧烈的烧蚀作用。在目前的材料技术下导轨炮在经过一定次数的发射后就需要更换导轨,这无形中增加了后期的维护成本以及不可靠性。

同轴线圈炮由环绕于炮膛的一系列固定的加速线圈与环绕于弹丸的弹载运动线圈(弹丸线圈)构成.它利用加速线圈与弹丸线圈之间互感时产生的电磁力作为弹丸的加速力.当给加速线圈突然加上电流时在弹线圈内会产生相应的感应电流,这时两个线圈相当于两个电磁铁,它们相互排斥,弹丸线圈受到的这个排斥力就是加速力.发射时依次给加速线圈供电,于是产生沿炮身管运动的磁场,这个磁场与弹丸线圈中感应电流激励的磁场相互作用,产生连续的加速力,从而使弹丸加速运动.需要说明的是,加速线圈与弹丸线圈之间的相互作用,相当于两个磁体间的相互作用,既可以相斥也可以相吸,可使弹丸加速也可使弹丸减速.因此,必须保证使加速线圈产生的磁场与弹丸线圈的运动位置精确同步.同轴线圈炮与电磁轨道炮相比有三个优点.一是加速力大,它的加速力峰值是电磁轨道炮的100倍.第二个优点是,由于同轴线圈炮中弹丸不与炮膛直接接触,是靠磁悬浮力运动的,因而炮管与弹丸之间无摩擦.而且加速力施加于整个弹丸之上,从而使能量利用率较高,一般可达50%.第三个优点是需要的电流较小,不存在兆安级的脉冲电流,可使开关装置简化.

一般来说,目前同轴线圈炮适用于与轨道炮相比发射初速度较低,口径与质量较大的弹丸,如加榴炮弹丸.也可用来发射鱼雷、导弹或弹射飞行器等.

然而线圈炮也有缺点。线圈炮要想动能高,一个就是线圈咂数要多,另一个就是通过的电流要大,要有足够的散热,别说超导体,液氮冷却的高温超导体,允许通过的电流小,液氦冷却的铜超导体,到是允许通过的电流大,但是冷却装置庞大,除了聚变反应堆用之外,在船上根本用不了。

线圈炮的另一个难点是因磁极的原因,线圈前半段是加速,后半段就是减速,输出的得是交变电流才能保证一直给炮弹加速,而且随着炮弹在炮膛里速度越来越快,交变电流的频率也要越变越高,不然就起不到加速作用。)

林天元说:“总之电磁线圈炮比电磁轨道炮加速度更大,能源利用率更高。能源利用率是很重要的,不算能源损耗,能源利用100%,你算过将一艘100吨的宇宙飞船加速到三分之一光速至少需要多少电量吗。”

何研究员心算了一下说:“138.89万亿度电。”

林天元:去年我国发了67914.20亿度电。

何研究员:你这炮打出去,20年的电量就没了。别人是大炮一响,黄金万两,你这电磁炮一响,国家破产。

林天元:我想到了一种发电方式,可以利用不可控核聚变发电方式来发电。

何研究员瞬间就明白了:你想利用氢弹发电。大手笔啊。

普通水(由氕构成)中的重水(由氘构成)比例很低,首先利用氕氘重量的差异,采用多级蒸馏,初步得到较高浓度的重水。

然后电解,轻水比重水更容易电解,电完之后,剩下的就是比较纯的重水了。整个过程仅消耗电力。轻水比重水更容易电解,电完之后,剩下的就是比较纯的重水了。整个过程仅消耗电力。

重水市场价大约10000元/kg,1kg重水理论上可产生近一亿度电,可见,重水制备成本虽然高但物有所值。然而氚要用中子轰击锂6制备,需要在核电站或核反应堆里制备。成本非常高,需要消耗大量的铀235。而地球铀矿产量有限且铀235在铀矿中只占0.7%。产天然锂由锂6和锂7两种稳定同位素组成,锂 6的含量为7.5%。锂6是一种用于核聚变和用于氚制造的化学元素。氘的的发电单位成本是很低的,但是氚的制造成本却高,地球上核聚变的主要原料是氚和氘

氘重水里提炼这个十分丰富

但氚就要难很多了

天然的极其少

需要建造产氚堆

产氚堆主要有四种堆型,即重水堆、高温气冷堆、石墨水冷堆和研究堆。它们公共的问题是建堆费用昂贵,美国新建一个重水产氚堆和高温气冷大约都需要55亿美元。其次环境安全问题,利用反应堆产氚不仅有反应堆的安全问题,而且还涉及到氚的安全问题,这两方面的安全问题都必须加以认真对待。第三是核不扩散的问题,由于产氚堆多数是用高浓铀作燃料,这些高浓铀一旦被转移出去,很容易用于制造核武器,因此美国主要用低浓铀作燃料的重水堆来生产氚,但是用低浓铀作燃料生产氚,使生产氚的能力下降25%,反应堆的基建投资增加近3亿元,反应堆的尺寸增加,而且反应堆的运行费用,核废料的处理和处理费用都有很大的增加。

自50年代初以来,美国已经大规模地生产氚,到1982—84年氚的产量达到最高峰,年产氚约10公斤,而1988年全部关闭了军用产氚堆,到1990年美国累积产氚约225公斤,而氚的贮量约100公斤。俄罗斯的产氚堆至今还在运行,估计氚的累积产量和贮存量大体与美国相当。中国的氚生产则是国家机密,中国氢弹用的是氘(dao)化锂,不用使用价格昂贵的氚(chuan)。

所以即便掌握了核聚变技术

光靠氘氚核聚变还是有不小的限制。

如果未来能研制出氘dao氘核聚变的技术(氘氘核聚变产生氦3),就可以大量量产核聚变材料,毕竟重水的工业化量产已经成熟了。目前世界受制于氚的产量,还谈不上量产核聚变材料,然而几千万度的氘氘反应非常之难。

(美国目前核弹基本上以添加氘化锂的钚弹为主,钚的爆炸效率比铀235要高,传统氢弹基本上已经淘汰了,因为不好储存(氚是氢的放射性同位素,原子量为普通氢的三倍,半衰期12.5年,蜕变时放出β射线后形成质量数为三的氦(质子2,中子1)。即一个中@,弹头的锥体前段是钚引信,也就是原子弹,内部包裹氚氚化锂,因为他起爆后,弹头锥形底座内安装有氘化锂,氘化锂决定最终的威力,弹头的惯性向下进入被钚弹炸开并引燃的氚聚变的燃烧团,氘的稳定性要超过氚,所以需要更高的压力和热,传统结构的钚弹很难引燃氘,只能引燃稳定性远远低于氘的氚,这样就是先制造一个低威力的热核反应团,先点燃氚,然后弹头底座中装填的氘会根据惯性打入刚刚点燃的聚变核心。

因为氚有很短的半衰期,而且自身会发热,保管很困难,所以美国和俄罗斯都开始裁撤氢弹。为了解决这个问题,美俄开始改进核弹,在钚中直接添加氘化锂,在钚中直接添加氘以后,会改善钚弹的威力。确拥有更小的体积,因此美俄开始淘汰了热核的氢弹,逐渐基于氘强化后的钚演化出来中子弹核和电磁弹等第三代核武器。第三代的核弹只需要用到氘化锂,不需要用到氚或者氚化锂。)

中美核弹对比:

(中国采取的构型是于敏构型,起步相比美俄晚很多,美俄在热核武器中遇到的难以保存的问题已经暴露出来,于是以于敏为首的科学家,开始另辟蹊径寻找解决途径,最终掌握了直接用钚包裹氘燃料,从外界激发核裂变,向内压缩点燃氘,使其聚变然后利用聚变放出中子和余下的的钚和铀238外壳吸收变成的钚239反应也就是三相弹,这种结构相比美国的技术,缺点是威力小,只能够实现最多500万吨的热核的基础威力,向上几乎没有添加装药的能力,无论你添加多少,都会被吹散。优点就是体积小,结构稳定,因为使用的是氘dao化锂,不是氚chuan化锂,氘化锂是一种稳定的白色固体。所以中国的氢弹可以长期储存。对于中国来说500万吨爆炸当量够了炸毁纽约没问题所以也不追求更高当量的核弹(目前美俄追求氢弹小型化和多弹头,目前只有中国保留500万吨左右氢弹30枚,十枚就可以毁灭日本,一颗就可以毁灭美国纽约,是中国、东亚和平的重要保障。中国的核武只用于核反击,阻止任何国家对中国动用核武器,一定程度上也阻止别国使用常规武器攻击中国虽然中国的慕美洋犬很多但不的不说一点的是美国人没某些人想象的那么好,要不然你们以为北美印第安人是怎么从几百万死的只剩十几万的。能战才能和,像宋朝那样当绵羊,迟早都是要给狼吃的)。而于敏构型氢弹没有高度压缩,没有用核弹爆炸能量或3吨以上TNT爆炸来高度压缩球型结构,只是几百公斤的炸药来压缩,铀235或钚的裂变利用率只有10 %,只是利用聚变反应释放的快中子,让裂变的链式反应达到8代,综合铀235或钚的利用率只有20 %,铀238仅5%。

美国泰勒-乌拉姆型(T-U构型)氢弹中原子弹放在外面,引爆的原子弹铀235或钚只有5%发生裂变反应,而氢弹的核材料可以高度压缩,反射层钚239和中空的铀棒被压紧为实心圆柱体,氘化锂最小厚度为6厘米,被挤压到大约原来的三十分之一,只有0.3厘米厚,正常密度只有0.8克/立方厘米的氚化锂变成了16克/立方厘米。仅高度压缩下铀235或钚的利用率会达到30 %,裂变反应释放的中子进入氘化锂,与锂结合生成氚的机会很多,氘氘碰撞的机会也多,所以爆炸材料利用率高,爆炸当量高,叠加状态下铀235或钚的利用率会达到70%,而铀238仅20%。

美国、法国一枚小型化氢弹要消耗35公斤的钚-239,其中引暴原子弹5公斤,当量1万TNT ,氢弹部件是中间圆柱加两端圆锥体,所以不是最好的构型,会损失一部分,钚-239或铀235金属30公斤,当量36万TNT, 20公斤的铀238当量8万TNT,按照以上裂变利用率,爆炸当量有48万吨TNT。美国的“和平保卫者”MX导弹,简称和平导弹。它是美国第四代战略弹道导弹,也是最先进的战略导弹。不过目前已经退役,为何会退役呢?因为美国人觉得这种导弹根本用不上而且他是一种固液体导弹维护困难,同样退役还有大力神2路基液体导弹1988年全部退役。和平导弹早在1986年就开始服役,当时j是世界上最先进的洲际导弹,一直到如今还是。和平导弹是四级推进动力,三级固体,一级液体。它最大的特点是机动性和准确度(100米以内);四级推进不用多解释,超强的机动性;十枚分导弹头超强的突防能力;总核当量近500万吨,相当于广岛原子弹400枚左右,可以通过地下井和地面机动发射,有完全能力摧毁敌军首领掩体和陆基导弹掩体。可惜已经退役了。目前美国最强的路基导弹是民兵3导弹。目前美国的氢弹小型化比中国成功,美国路基核导弹美国“民兵”3洲际导弹射程为12500公里有3个分弹头。美国最轻的氢弹 W87核弹头重量在200~272千克之间,爆炸当量威力可达30万吨TNT当量。美国最优秀的核导弹是海基三叉戟2导弹三叉戟II潜射弹道导弹(SLBM)可装备多达12个W88弹头(Mark 5重返大气层载具)或12个10万吨爆炸当量的W76核弹头(Mark 4重返大气层载具),但受限于《削减和限制进攻性战略武器条约》,每枚导弹只能携带8个弹头。美国海军宣称三叉戟IID5导弹的可靠性达到了最初方案设计目标的114%,准确度达到了最初设计目标的240%射程11000公里左右。)

(总之目前核弹小型化和分导化还是美国稍强,中国在努力追赶中。)

“总的来说因为氘比氚要稳定很多氘氚反应速度快,氘氘反应速度慢,目前人类尚未突破氘氘核聚变技术,目前人类借助核裂变的力量,也只是做到以氘氚核聚变为主而以。目前中美核弹都是氘化锂在核弹里受到中子撞击变成氚化锂。

氘在海中水的储量有40万亿吨,锂矿石储量不大,探明储量只有几千万吨,但是海水中的锂储量2600亿吨,锂6对应储量195亿吨,还有月球上的氦-3,氦-3可以和氘一起聚变,在不考虑1亿年后的情况下,无论怎么算,都足够人类挥霍了。总得来说如果不用到氚的核聚变发电还是很便宜的。”

林天元:“核爆发电不是什么新鲜事,美苏上世纪60 70年代,就开展相关工作了,结论是核裂变爆炸发电效率低,只有10%,不如核电站,考虑到武器级的铀235提炼要用到高速离心机怕是连提炼武器级的铀用的电都补不回来。核聚变不容易控制,成本高(主要是氚的成本高,美国一克氚的出口成本是几万美金,生产成本就不知道了,美国一年出口配额只有1000克,主要用于实验,中国可能一克进口配额都没有),不是合适的发电源,电厂需要的不是瞬间爆发的能量。可是电磁炮需要不正是瞬间的电力,所以我才想到用氢弹发电的。氢弹目前中美都基本用氘化锂不用氚,成本应该会低点。”

何研究员:“可是电磁炮发射的时间很短常常才有零点零几秒,也是要存储电力的。”

林天元:加长炮管。(加长炮弹在炮管內运行的时间。)

何研究员:大手笔。加速度大的话,电磁线圈炮恐怕要几百公里才能应用几秒的电力。我们一起来研究一下氢弹发电。

林天元:首先要挖一个地锅炉,最好在贵州挖。

何研究员:为什么。

林天元:既然要挖,当然要挖矿藏卖钱降低成本,可是一般矿藏矿脉厚度只有几十米到两百米,地锅炉要挖的很深,挖完矿藏后挖什么。在贵州至少可以挖石灰石做水泥。

何研究员:运输问题呢,古代千里不运粮,现在千里不运水泥。水泥运输成本占售价很大比重,运的远,不值当的。

林天元:可以挖运河联通长江,别忘了地锅炉也是要灌水的。

林天元:发电机应该是水力发电机和汽轮发电机的组合。

何研究员:水力发电机,为什么。

林天元:“利用核爆的爆炸能。冲击波、热辐射、瞬时核辐射。这三种能量释放方式占核爆总能量的90%,热能只占核爆总能量的一部分,所以要利用冲击波能和瞬时核辐射能,冲击波是核弹空爆导致空气极度升温往外快速扩散造成的,在水下爆炸,往往会形成冲天的水柱和海啸,是过热气体的膨胀爆发,可以利用水柱的冲击能在核水爆区上空放巨型水轮机和四周放小一点的水轮机。利用这种能量。过去设想核爆发电站,很少人想到要利用这种能量,大多都只想到利用热能。是一种很大的浪费。热介质最好是水,首先水被中子击中只会加热,不会像金属一样变成放射性元素,水适合利用光辐射能,而且不会产生核污染。其次水的热传导较好,而空气的热传导较差(水更容易利用热能)。

还有必须将尚未裂变的铀235,和钚239回收,否则意义不是很大的毕竟:核爆铀235不可能,百分百裂变。”

正当他们聊的正嗨,突然一盆冷水从旁边泼了过来:“你们是想污染吗环境吗。”

林天元:“你是不是对氢弹有什么误解。氢弹核污染很少的,用的核裂变物质不多反应的更少,其污染远少于核电站泄露,核电站大家都可以接受,这有什么问题。”

三观不合,很快林天元和赵工程师吵了起来,林天员只能拼命的解析:“这要从原子弹和三相弹的特性说起。”

很多人以为原子弹爆炸后;百年寸草不生,似乎原子弹这玩意太不环保了。

其实恰恰相反原子弹是较环保的武器。

简单的说一下,一枚原子弹内通常装有15-60千克的裂变物质,主要以铀-235或钚-239为主,这些物质半衰期很长所以辐射性不高,例如铀-235的半衰期达到了703,800,000年如炸后需要7亿年才可能使当地的剩余未反应的铀-235含量降低一半但放射性很低。而钚-239的半衰期也长达24100年,也需要2万多年的时间才可以降低钚-239的含量为爆炸后剩余时候的一半但反射性也不高。

而且这些放射性物质是在原子弹的核心部位,在爆炸过程中几千万上亿度的高温下就直接汽化了,随着蘑菇云飘散到很广泛的范围中。它们通常会散布到几百平方公里甚至上千平方公里的范围内,简单的说就是原子弹的放射性材料被极度的稀释了。在这个范围内铀-235也好钚-239也好都是痕量,其放射性甚至不会有一个手机带给人的辐射更强,(除去剂量说伤害就是耍流氓)。甚至核爆炸的范围内除去瞬间核辐射,之后其因为铀-235或者钚-239带来的放放射性还没有家中的大理石地砖放射性强。

所以说,原子弹爆炸的核辐射强度低总量少,在十几年后就可以消失殆尽。比起泄露的核电站来说更环保不知道多少倍。''

对比实例:日本广岛和长崎都在核爆炸地点建立了公园以作为纪念,这两个公园已经成为了当地著名的旅游景点,如果还有辐射的话,就根本没有人去了。

总之,原子弹用到的核裂变物质不多,其核污染并不大。只要管理的当,就没什么影响。

除此之外,核弹在爆炸的(时候还会产生感生辐射以及生成一些放射性同位素。这些放射性同位素主要以铯和碘居多。

碘131在原子弹爆炸后大量生成,但其半衰期只有12天,到了12天以后碘-131就只剩下之前的一半了,再过12天就还剩下1/4按照这样的进度来说原子弹爆炸产生的碘-131用不了一年的时间就会完全消耗干净。

同样原子弹爆炸的时候还会少量生成铯-137这种铯的同位素也会存在半衰期,其半衰期是30年。最大的铯-137泄露是由于福岛核电站,里面有几百吨的放射性物质。在核电站反应吨熔毁的时候这些铯-137有大规模的泄露。

泄露后一个月的确是有广泛的污染,并且这些铯-137随着洋流在不断扩散。

到了半年后已经进入了大部分太平洋地区。但是可以看到其被海水稀释已经到了基本无害的状态。

在5年以后这些铯-137的含量已经在海水里微乎其微了,并且随着洋流的作用都富集在了美国西海岸部分。整体上来说仅仅过了10年铯-137的危害就已经消失了。而原子弹产生的铯137很少。

一相弹,只有核裂变反应即原子弹,因为其裂变材料铀或钚本身很多来不及反应。利用率低,爆炸威力有限;用核聚变反应的氢弹倒是威力巨大,但不易引爆,实际上氢弹的雷管就是一颗小原子弹,所以氢弹就是二相弹;但氢的密度比较小体积大,而铀的密度很大,比重在19左右和黄金还要重(水是1,铁是7.8,铅是11),要做成核武器就希望体积小而威力大,所以,就用小原子弹做芯,热核材料做肉,外面包上一些便宜的核材料如铀238做壳,这就是体积较小而威力巨大的三相弹。首先由小原子弹引爆,其次是核聚变,最后是包在外面的铀238吸收中子变成钚-239裂变爆炸。三重爆炸、威力巨大、体积较小、方便飞机和导弹运送的就是三相弹。氢弹核污染较大是三相弹有小原子弹和吸收中子变成钚-239的裂变污染,二相的氢弹核污染没那么大。三相弹以天然铀作外壳,其放能过程为裂变-聚变-裂变三阶段的氢弹。在热核装料外包一层铀238外壳,聚变反应时,产生的高能中子使外壳的铀238变成钚239,钚239遇到中子可以起裂变反应,释放出更多的能量。爆炸威力十分巨大。即升级版氢弹,三相弹是装备得最多的一种氢弹,它的特点是威力和比威力都较大。在其三相弹的总威力中,裂变当量所占的份额相当高。一枚威力为几百万吨TNT当量的三相弹,裂变份额一般在50%左右,放射性污染较严重。

二相弹威力比三相弹要小些,但核裂变要小些,核聚变只要中子不照射金属产生放射性同位素就产生不了污染。二相弹和三相弹最大的区别是用不易改变的铜来做外壳,减少核裂变污染。不追求杀伤人员,用来发电不错,污染较强的是三相弹不是二相弹。

赵工程师:“对老百姓来说核污染就是核污染,多少有多少区别。”赵工程师不相信所谓的安全剂量。赵工程师接着说:“一顿地沟油吃不死人,天天吃未必抗的住。”

林天元:“我明白你的意思,你看好可控核聚变。然而可控核聚变几乎是不可能的。物理常识告诉我们,这个宇宙中,目前只知道存在四种物体的相互作用,也就是常说的“力”——强力、弱力、电磁力和万有引力。

而强力就是物质原子核内部的力——让质子和中子结合成原子核的力!原子核结合的非常紧密。把物质的原子核强行分裂变小或者强行的合并成更大质量的原子核,都会损失质量,根据爱因斯坦的质能公式,损失的质量会转变成巨大的能量释放出来,这就是核爆炸;而核爆炸可以分为重核裂变导致的爆炸和轻核聚变导致的爆炸,对应的人造武器就是原子弹和氢弹。

而任何常规化学爆炸,其对应的物理原理,都是短时间内的化学反应过程,其根源是爆炸物质之间化学键的变化——即物质原子之间电子的迅速交换,其过程并不涉及爆炸物质原子核的任何变化;爆炸完成后,也没有新的元素产生(而核反应都会产生新的元素)——因此这个过程说到底,并不涉及质子和中子的任何变化,也就是不涉及四种力中的“强力,”只涉及电磁力——常规爆炸,其本质就是物质电磁力的释放,只是这种释放过程极端短促剧烈,导致可见的爆炸。

由此可见,常规化学爆炸和核爆咋,物理的本质上,就是完全不同的两种类型——再强烈的常规化学爆炸,和核爆炸相比仍然是——小巫见大巫。

常规的最高等级炸药,能替换原子弹,作为氢弹这种热核武器的引爆扳机吗?核物理知识告诉我们——这根本是不可能完成的任务!

到目前为止,人类所有的热核武器——氢弹和中子弹,其实都是裂变原子弹和氢弹热核材料的组合体。也就是说,核聚变导致的核爆炸,到目前为止,全部只能用原子弹这个第一级“扳机”来引爆,除此之外,别无他途。

而三、四代核武器爆炸后的核污染,主要还是这个原子弹扳机造成——原子弹是裂变弹,裂变过程产生大量的中子和伽马射线和短半衰期放射物质,这是对人体和生物最大的杀伤和沾染源;而核聚变是轻核聚变,其过程产生的中子很少放射物质几乎没有。虽然热核聚变当量是核裂变释放能量的数百到上千倍,但爆炸过后的核污染反倒不大;要爆炸氢弹就必须先用裂变弹引爆,这是人类到目前仍然无法造出“彻底干净的热核弹”的最大障碍。

因此,武器专家一直想寻找一种可以替代原子弹扳机的新型爆炸物,来引爆氢弹,这种爆炸物本身没有中子污染——科幻片的“纯净”炸弹就是这种理想的武器。但是,物理常识告诉我们,任何非核爆炸,都达不到引发热核爆炸的最低要求!这个问题,科学家们已经计算的非常明确了!要使轻核发生聚变,必须使它们达到10^-15的近距离。由于原子核都带正电,要使它们接近到这种程度,必须克服它们之间巨大的静电斥力,为此,轻核必须获得足够的动能并处于很高密度下才能引起聚变。引爆热核爆炸,人类已知最容易的一种,要求瞬间爆心温度超过1500万摄氏度,压力超过上亿大气压。这是任何化学炸药都做不到的——从物理本质上说,电子交换的电磁力,永远达不到“强力”的能量级别!差的是10的几次方的能量级!

常规炸药,只能作为原子弹的扳机,而不能作为氢弹的扳机;常规炸药能做原子弹扳机的物理原理是用爆炸冲击波压缩浓缩铀球体,使其超过裂变爆炸的最低临界体积和;而热核爆炸的原理和裂变是完全不同的。用激光(即神火计划)和电磁约束(即托马斯装置)恐怕也很难做到核聚变,因为他们同样没涉及一种力:强力,在自然界里氢核聚变是恒星的巨大重量提供的压力,约合80个木星的质量,在地球哪有这种条件。”

复杂的物理哪是那么轻易解析清楚的,很快林天元从和赵工程师对峙发展成和一堆人拌嘴。

黄工程师问:“你说铀235辐射不强,你知道它的毒性吗?0.1克吸入人体就可以致命。你知道吸入体内的危害吗?”放射性物质一旦进入人体,危害是及其巨大的。

林天元:“美国实验室里蓖麻毒素还可以杀死全世界的人呢,没泄露有什么可怕。”

这时张组长问了一个关键性的问题:“刚才你说要用电磁线圈炮来发射宇宙飞船,人能承受这么高的加速度吗。”

林天元说:“当然不能,人在4-8G的情况下就头晕了,在14个G的情况下就内脏分离,就算只有几万G的加速度,怕是要炸成人粉,就算把人放到缓冲液里也一样炸掉。所以发射的是无人飞船是打前站的。”

黄工程师问:“不载人,移个屁民。”

林天元:“可以用重组人和传真人移民,重组人就是在电磁线圈炮里把人在飞船的重组仓里炸碎后飞船飞到目标行星再用纳米机器人重新组合人体让人重生。传真人和传真机的原理是一样的,传真机传的是电子信息,不是物质,我们可以用量子计算机扫描人体,采集信息光速传输到移民星球后,用已经抵达移民星球的宇宙飞船的机器结合在移民星球上生产出来的生物材料重组人体,让人重生。

张组长问到:“这样子可以移民多少人。”

林天元:“所以最后大规模移民需要用太阳电帆驱动的巨型飞船,可以模拟地球上的的生活。”

黄工程师:“太阳风帆我听说过,太阳电帆是什么鬼。”

林天元:“电帆”全称“电动太阳风帆”,是一种新的航空推进概念,利用太阳风动量产生的巨大斥力来;推动航天器前进,芬兰昆普拉空间中心研究人员派卡·扬胡宁于2006年首次提出了这一设想。

一整张电帆由50根到100根细长的导电金属丝构成,每根约25微米至50微米粗细,长20公里。像张电网。此外,航天器上还要有一个太阳能电子枪(功率约几百瓦),以保持自身和电缆带高压正电(通常为20千伏),其电场会伸入周围太阳风等离子内约100米,太阳风中的带电粒子一进入电场就会受到巨大撞击,由此产生的相互作用将太阳风的动量传递给航天器。

与离子发动机等其他方法相比,电帆相对于其质量和耗电量来说,产生的推力是巨大的,而且几乎不损耗推力。传统的太阳风帆因为太阳风的单位面积能量有限,风帆就会做的很大,就会成为飞行器的累赘。电帆的优点就是可以做的很轻很大。可以大面积拦截太阳风能即太阳高能粒子蕴含的能量。同同样面积的太阳风帆来说大概只有原来的150万分之一重。不会严重拖累飞行器,而且节省材料。当然这只是理论值,具体还要看电网的结构和太阳风帆的材料。”可以用来推动巨型飞船往太阳系外飞。”

张组长说:“慢着,刚才你说什么重组人,传真人,那还是人吗。”

林天元:“为什么不是人,人之所以为人,不就是人本身的记忆吗,只要扫描大脑,在量子计算机帮助下人重新拥有完整的记忆。为什么不是人了,就好像灵魂穿越小说的男女主人公一样,有记忆,身体就算不一样,行为认知也没问题啊。人的大脑本质上是一台量子计算机。”

张组长:“异想天开。”

黄工程师:“丧尽天良。”

林天元是孤独的。

张组长发现:这次会议是一次求同是不可能的,存异是没问题的会议。他觉的再讨论下去也没什么意义,再加上中午时间也快到了。

于是说:“好好大家讨论到这吧,这个课题谁想承接啊?”一下子,大家安静了,很明显这是一个没什么油水的课题,想向太阳系外移民,还早八辈子呢,大家有生之年,看到移民火星就不错了。

终于林天元说:“我愿承接。”

张组长说:“好,不过这只是领导的私人课题,没有经费的,但做的好,领导也许会欣赏你。”

何研究员拍了拍林天元的肩膀说:你小子捡到便宜了。

张组长说:“大家没什么异议的话,就怎么定了,散会。”

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