第194章 铸日之基:熔炉里锻造恒星(1/2)
“金乌计划”的启动,如同一颗投入深潭的巨石,在全球能源界、科学界乃至政治界激起了远超预期的巨浪。奠基仪式上那象征着未来“人造太阳”的庞大基座,既是无与伦比的雄心标志,也是一个赤裸裸的、将所有技术短板和未知风险都暴露在聚光灯下的挑战宣言。就在外界为“三年百分百自给率”的疯狂目标争论不休时,龙芯总部地下深处的“羲和”超算中心与超高温材料实验室,早已进入了连轴转的极限状态。
林枫比任何人都清楚,可控核聚变绝非仅仅是“点燃太阳”那般充满浪漫色彩的比喻。它更像是在地球上,于方寸之间,创造一个足以媲美恒星核心的极端炼狱——上亿度的高温等离子体、狂暴的中子辐照、足以撕裂寻常物质的强磁场与电流……而承载这一切的,必须是一套前所未有、足以被称为“神之铠甲”的材料体系。
“我们之前所有的技术积累——‘星尘合金’、‘玄鳞’基材料、光子芯片控制——都像是为这一刻准备的拼图碎片。”林枫站在“羲和”中心的主控台前,眼前流动着根据“金乌”初步设计参数模拟出的材料失效图谱,红色警报区域触目惊心,“但现在,我们需要将这些碎片,锻造成一面能真正束缚恒星之火的巨盾。”
第一道天堑:“中子风暴”下的堡垒
可控聚变中,氘氚反应产生的高能中子流,是材料面临的第一重也是最为严酷的考验。这些不带电的中子会像无数细微却狂暴的子弹,穿透材料晶格,造成位移损伤,诱发嬗变,导致材料肿胀、脆化、放射性活化。
“传统低活化钢和钨基材料,在模拟中子通量下,预计寿命不足一千小时,远远达不到商业堆‘五年免大修’的基本要求。”苏小远调出对比数据,冷静的声音里也透着一丝凝重,“而‘金乌’的目标是至少三万小时。我们必须找到或者创造一种全新的抗辐照材料。”
“基础思路有吗?”林枫问。
“有,但都卡在工程化上。”负责材料研发的首席科学家陈启明教授,一位白发苍苍却目光如炬的老者,指着屏幕上的几种结构模型,“例如,纳米氧化物弥散强化合金,理论上可以大幅提升抗辐照和高温性能,但我们现有的‘星尘合金’制造工艺,还无法在工业尺度上实现纳米粒子的完美均匀分布和界面结合。”
“那就改工艺。”林枫毫不犹豫,“系统任务锁定的是文明整体目标,但完成它的每一步,都需要我们突破现有的技术边界。启动‘长城’材料计划,下设三个攻关组:一组,基于‘星尘合金’母体,利用我们开发的高能粒子束原位注入技术,尝试在材料成型过程中直接‘种植’纳米强化相。二组,探索非金属复合材料路线,比如碳化硅纤维增强复合材料,我们需要它的低活化特性。三组……启动理论模拟极限探索,让‘龙鳞’量子计算机全力运行,从第一性原理出发,逆向设计一种理想的中子‘迷宫’材料结构。”
“这需要海量的计算资源和极端条件下的试错,成本……”
“成本不是限制因素。”林枫打断道,目光扫过屏幕上那刺眼的能源自给率数字和三年倒计时,“时间才是。投入一切资源,允许失败,但必须快速失败,快速迭代。王胖子,配合陈教授,全球范围内,不惜代价搜集所有关于抗辐照材料,哪怕是未经验证的前沿理论数据和特殊矿物样本!”
第二道难关:等离子体的“无形枷锁”
如果说第一壁材料需要直面中子轰击,那么约束和控制那团上亿度等离子体的“磁笼”,其材料则需在另一种极端下舞蹈——承受巨大的电磁应力、交变热载荷,同时还要具备极高的导电性和机械强度,最重要的是,在低温超导路线中,它必须在极低温下保持超导态。
“我们选择的是一条激进路线:高温超导磁体。”苏小远展示着“金乌”的磁场线圈设计图,“传统低温超导磁体需要庞大的液氦冷却系统,复杂且昂贵。而基于稀土钡铜氧等的高温超导带材,可以在液氮温区(77K)实现超导,这将极大简化系统,提升效率和可靠性。但是……”
“但是什么?”
“但是,现有商用高温超导带材,其临界电流密度在强磁场下会急剧衰减,机械性能也偏脆,难以加工和承受巨大的洛伦兹力。更重要的是,长度。我们需要单根长度达到公里级、性能均匀的超导带材来绕制巨型磁体,目前全球最高纪录是几百米,且性能不稳定。”陈教授接话,眉头紧锁。
林枫沉思片刻,眼中光芒一闪:“我们或许不需要完全遵循现有路线。还记得‘玄鳞’电池的石墨烯基底和‘能量图腾’中的定向能量沉积技术吗?”
苏小远立刻领会:“您是说,利用我们精准的原子级沉积技术和石墨烯优异的导热、机械性能作为基底或增强体,尝试合成全新的、具有更强韧性和更高临界参数的高温超导复合材料?”
“对!”林枫点头,“成立‘天穹’攻关组。目标:开发基于龙芯特有纳米制造工艺的下一代高温超导带材,不仅要突破长度和电流密度瓶颈,还要探索将其与‘星尘合金’结构件进行一体成型或完美集成的工艺。让磁体本身,既是约束场的发生器,也是支撑结构的一部分!”
第三道挑战:氚的“生命循环”
氘氚聚变中,氘可从海水中大量提取,而氚(氚-3)在自然界中含量极微,且具有放射性,半衰期约12.3年。一个商业聚变堆需要实现氚的自持增殖——即利用聚变产生的中子,轰击堆芯包层中的锂-6,生成新的氚,形成闭合循环。
“氚增殖包层材料,是聚变堆的‘肾脏’。”陈教授调出相关模块,“它需要高效地将中子转化为氚,并安全地将其提取出来。同时,它本身也必须耐受极端环境。传统方案如偏锂陶瓷球床,存在热导率低、氚提取复杂、与结构材料相容性等问题。”
“我们需要一个更聪明、更集成的设计。”林枫盯着复杂的包层结构模型,“为什么不能将增殖材料和第一壁的冷却流道、甚至部分结构功能结合起来?启动‘灵犀’攻关组。尝试设计一种多孔金属泡沫或蜂窝结构,其骨架是抗辐照的‘长城’合金,孔隙中填充优化后的固态锂化合物或液态铅锂合金。让冷却剂(如氦气或液态金属)直接流经这些孔隙,在带走热量的同时,高效地携带走生成的氚。让材料的功能从单一走向复合,从被动承受走向主动管理。”
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