虽然截止到目前为止,陈源只能证明新开发的锔-242自发裂变技术可以做到每秒恒定功率48.2KW,还没有证明如此之小的装置可以做到这一点,但只要是个人都知道,他作为新晋院士,既然敢拿出这样的装置出来说可以做到每秒恒定功率48.2KW,那么大概率不会有太大的问题。
在场所有人都清楚,陈源待会一定会讲解到,这么小的装置为何能做到如此高的每秒恒定功率。
因此,大家虽然好奇,但并不着急。
他们现在更感兴趣的事情是,陈源所说的“纳米金刚石惰性多孔基体”,到底是一种什么样的技术?
陈源不急不缓地说道:“纳米金刚石惰性多孔基体作为核素的载体与固封介质,核心功能是将锔-242、镅-241核素均匀分散并牢固固封,避免核素泄漏、挥发或粉尘扩散;提供多孔结构,便于中子流通,参与中子增益循环;利用金刚石的惰性与高热导率,传递堆芯裂变余热,同时抵御裂变辐射的侵蚀,确保基体长期稳定。”
听到这里,林钦大致明白了纳米金刚石惰性多孔基体的作用。
一众反应堆处的专家与工作人员,还有申云、张乾与余旭等领导,也弄清楚了这是一个什么性质的东西。
虽然他们搞清楚了设计目的,但还不了解其中的原理,不明白纳米金刚石惰性多孔基体,是否真的能做到陈源所说那样“绝对安全”。
陈源似乎了解大家的疑惑,讲解道:“金刚石的高热导率源于‘phonon导热理论’,金刚石晶体中原子排列紧密,声子散射概率低,热量可通过声子快速传递;其化学惰性基于‘共价键理论’,金刚石中碳原子之间形成稳定的sp³共价键,无自由电子,不与核素、裂变产物发生化学反应;多孔结构的设计则基于‘中子输运理论’,中子在多孔材料中可自由穿梭,减少能量损失,同时多孔结构可增大核素的分散面积,确保裂变反应均匀。”
“phonon导热理论”是描述固体中热量通过晶格振动量子化模式(即“声子”)进行输运的物理理论。
在非金属固体中,声子是主要的热载流子;
即使在金属中,声子也对热导有重要贡献,尽管电子主导电导和部分热导。
共价键理论是化学键理论的关键分支,其基本原理涉及电子配对机制:当原子间未成对电子自旋相反时,原子轨道重叠形成共用电子对,致使体系能量下降并形成稳定化学键。共价键因此表现出饱和性与方向性。此外,价层电子对互斥理论补充了分子几何构型的预测方法,指出构型由中心原子价层电子对的排斥作用决定,通过计算价电子与配体电子之和并平衡斥力来确定分子三维结构。
中子输运理论是核反应堆物理与中子学的核心基础理论,用于精确描述中子在介质中的运动规律,包括其在空间、能量和方向上的分布随时间的变化行为。
该理论基于中子守恒原则。
即在一定体积内,中子密度随时间的变化率等于其产生率与消失率之差。
这些理论知识在座除了方文彬之外,其他人全都了解。
林钦、申云与余旭等十几二十个人,在听到陈源简单的一番描述过后,全都瞬间瞪大了眼睛。
他们当然知道陈源这番话什么意思,无非是说纳米金刚石多孔陶瓷基体化学惰性极强,具备高导热性,多孔结构可控,机械强度高,以及最重要的无放射性。
这种纳米金刚石多孔陶瓷基体最终可以做到以下几个目的:
第一,金刚石化学性质稳定,不与核素、裂变物发生化学反应,不被辐射侵蚀,长期处在堆芯环境中无老化、无腐蚀。
第二,金刚石的热导率高达2000W/(m·K),是铜的5倍,可快速将堆芯裂变余热传递至外层散热结构,避免堆芯过热;
第三,通过制备工艺可精准控制孔隙率与孔径,既保证核素均匀分散,又能让中子顺利流通,不阻碍中子增益循环;
第四,纳米金刚石粉体经高温高压烧结后,基体硬度高达HV10000,抗压强度≥1500MPa,可抵御外部冲击,确保核素固封的完整性;
第五,金刚石本身无放射性,不会产生二次辐射,符合低辐射设计要求。
总结下来就是一句话,纳米金刚石多孔陶瓷基体可以确保基体长期稳定,直接保障这种装置的安全,不会出现核泄漏、二次辐射等状况。
林钦与反应堆处的一大帮专家、工作人员来这里的目的,不就是为了验证陈源的微型核裂变装置是否能够做到绝对安全吗?
如今陈源用理论知识,将这一点告知了大家。
安全!
一个纳米金刚石多孔陶瓷基体,便可以让该装置做到绝对安全!
在明白绝对安全的同时,林钦脸上露出了不可思议的神情。
虽然他不知道纳米金刚石多孔陶瓷基体的具体制作工艺,但他从理论知识可以分析出,这种基体到底蕴藏着多么高深的技术。
如果这种技术运用到现有的核裂变装置当中,能让核裂变装置的安全性能提升一大截。
安全性能的大幅度提升,代表着你可以在装置中做更多的“文章”。
比如缩小装置,又比如提高装置的功率等等。
林钦可以很负责任地说一句,如果陈源将纳米金刚石多孔陶瓷基体的技术公布,绝对可以让全球核裂变技术提升一大截!
珍贵。
这种技术实在太珍贵了。
林钦看向陈源的目光变得愈发尊崇,心中忍不住暗暗感叹道:“院士不愧是院士,果然不是我们这些普通科研人员能比的。”
陈源讲解的虽然比较简单,但在场能明白这个道理的人,肯定远不止林钦一个人。
除了方文彬之外,其他人全都明白个中的含义。
先前打断陈源说话的那个专家,与反应堆处其余人,全都目露敬仰。
申云、张乾、余旭与金盛等人,不由诧异地同时露出了笑容。
他们早知道陈源的本领,连可控核聚变技术都能开发出来,但还是被纳米金刚石多孔陶瓷基体的技术弄得心里很是讶然。
这门技术太尖端了啊。
当然,到这里只能证明核素不会泄露的安全性,还没有证明辐射方面的安全。
陈源并没有循规蹈矩从头讲到尾,而是挑着大家想知道的重点继续讲解道:“纳米金刚石多孔陶瓷基体可以保证核素不会泄露,但辐射问题还没有解决,我知道你们很想弄清楚,如何保证辐射不会影响到人体,对吧?”
林钦微微颔首。
先前打断陈源说话的专家同样如此。
剩下的每一个人也都露出了强烈好奇,想知道陈源是如何确保装置辐射不会泄露。
陈源没有藏着掖着,直接说下去道:“想要确保辐射不会影响到人体,我们需要依赖到装置里面的‘γ射线梯度高密度屏蔽层’,它可以让辐射强度衰减至自然环境本底水平之下。”
林钦好奇道:“降低到自然环境本底水平之下?这……可能吗?”
反应堆处的一众专家与工作人员同样显得疑惑。
γ射线梯度高密度屏蔽层大家知道是什么玩意。
顾名思义嘛,就是用来屏蔽辐射的。
可惜的事情是,目前所有的屏蔽技术都只能在一定程度上衰减或降低γ射线强度,而不能完全阻止其穿透,无法通过屏蔽层将γ射线衰减至自然本底水平之下。
其主要原因是核心原理限制。
γ射线衰减遵循负指数衰减定律。
依照该定律,无论增加多厚的屏蔽层,透射强度只能无限趋近于零,无法完全消除。
自然本底辐射来源于宇宙射线、土壤中的天然放射性核素以及大气中的氡等,无法通过外部屏蔽消除。
无法衰减至自然本底水平之下,主要有三个原因。
第一,屏蔽无法完全吸收所有γ光子;
第二,自然本底本身不可屏蔽;
第三,所有屏蔽材料本身也含有微量放射性核素,会贡献额外辐射。
因此,当大家听到陈源说他设计的γ射线梯度高密度屏蔽层可以做到辐射衰减至自然环境本底之下,才会露出疑惑的神情。
申云、余旭和张乾等人倒是没有这样的疑惑。
他们有的只是浓厚兴趣,想知道陈源设计的γ射线梯度高密度屏蔽层,为什么能够做到这么惊人的效果。
陈源笑了笑道:“是的,我设计的γ射线梯度高密度屏蔽层可以做到将辐射衰减至自然环境本底之下。”
他没有给其他人说话的机会,直截了当讲解详细理论道:“作为反应堆的第二重辐射安全屏障,它采用梯度密度设计,避免单一高密度材料产生的二次辐射,比如铅的二次散射,传统γ射线屏蔽多采用纯铅,但铅密度大、重量重、有毒,且高能γ射线撞击铅原子核会产生二次粒子溅射,增加辐射风险。本设计采用梯度多层复合金属,从内到外密度逐级升高,平滑耗散γ射线能量,兼顾屏蔽效果、轻量化与安全性,屏蔽能力达到纯铅的1.8倍,重量仅为纯铅屏蔽层的40%。”
“内层铜铟合金的低能γ射线衰减基于光电效应理论,低能γ射线与铜、铟原子相互作用时,会将能量传递给内层电子,使电子脱离原子核束缚,自身能量衰减;中层钨基复合材料的中高能γ射线衰减基于康普顿散射理论,钨原子序数高,与中高能γ射线发生康普顿散射,γ射线能量大幅损失,纳米钨粉的大比表面积可增加散射概率;外层锡铋合金的残余γ射线衰减基于电子对效应理论,对剩余低能γ射线进一步衰减,同时吸收中层产生的二次辐射,确保屏蔽效果。”
陈源一口气说了一大堆详细理论知识,最后总结道:“因此,该结构才能让辐射衰减至自然环境本底之下!”
在座除了方文彬,其他人谁不是“专家”啊。
林钦、申云与余旭等人一听,立刻便能分析得出,陈源所说的理论完全成立!
也就是说,其设计的γ射线梯度高密度屏蔽层,的确可以让辐射强度衰减至自然环境本底之下!
卧槽!
居然真的有屏蔽层可以让核裂变辐射强度,衰减至自然环境本底之下?
林钦惊呆了。
在场那些反应堆处的专家和工作人员,也一个个目瞪口呆。
即便知晓陈源本事的申云、余旭与张乾等领导,此刻也一个个露出了不可思议的神色。
这门技术实在太惊人了。
惊人到足以打造高灵敏度实验室,到时候就可以用来暗物质探测、中微子研究等。
还可以运用到医疗和航天领域,为对辐射敏感的患者或宇航员,提供“超静默”辐射环境。
最后就是最重要的核设施退役或放射性废物管理方面也会得到升级。
这些只是在实际生活中的应用。
实际上从物理学来说,陈源设计的这种屏蔽层,已经在一定程度上颠覆了目前物理与工程领域的部分学术认知!
林钦看向陈源的目光从尊崇变成了一丝敬畏。
他深知,眼前这个看似年轻的新晋中科院院士,恐怕拥有着凭借一己之力改变世界的能力。
其他反应堆的专家与工作人员也和林钦有着一模一样的反应。
他们此刻心中感慨万千,终于明白陈源为什么这么年轻就能成为中科院院士了。
就凭人家今天提出的两门技术理论,别说成为中科院院士了,哪怕是拿诺贝尔奖都轻轻松松。
不。
准确地说,这两门技术足以让诺贝尔奖为陈源疯狂。
先是纳米金刚石多孔陶瓷基体保证核素不会泄露,而后又是γ射线梯度高密度屏蔽层确保辐射强度可以衰减至自然环境本底之下。
光是这两个技术,便可以直接宣告陈源设计的微型核裂变装置,可以做到绝对的安全,不会对四周以及携带该装置的人造成任何伤害!
到这里,陈源已经证明了微型核裂变装置的安全性。
实际上林钦与反应堆处的一众专家、工作人员,已经可以回去交差了。
只不过林钦与一众专家、工作人员,心里依旧有着很浓厚的好奇。
他们真的很想知道,这么小的一个装置,真的能做到陈源所说那样,每秒恒定功率48.2KW吗?
是的,陈源刚才用理论告知新开发的锔-242自发裂变技术可以做到这一点,但只证明新开发的锔-242自发裂变技术可以,不代表一定可以在这么小的装置内做到这一点。
因此,大家才会产生好奇。
林钦将这个问题提了出来,想听听陈源会不会回答。
说实话,陈源证明了安全性以后,压根没有义务告知其他的,但他在听到林钦的问题后,还是笑吟吟道:“既然林处长开口问了,那我就满足一下你的好奇心,讲讲为什么这么小的装置,可以做到每秒恒定功率48.2KW。”
啊?
您真肯讲解啊?
林钦感到意外的同时,整个人变得尤为认真。
反应堆处的一众专家与工作人员也竖起了耳朵。
还有申云、余旭和张乾等领导也是如此。
在场除了“学渣”方文彬之外,其他人都太想知道怎么回事了啊!