“国内,我没记错的话,七月份,刚刚有了逼近世界水平的突破,中科院等离子物理研究所那边,东方超环(EAST)超导托卡马克2012年物理实验顺利结束。
那边利用低杂波和离子回旋射频波,实现多种模式的高约束等离子体、长脉冲高约束放电,创造了两项托卡马克运行的世界记录:获得超过400秒的两千万度高参数偏滤器等离子体;获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电!”
科研圈子里的重大动向,哪怕陆骁在苍龙J-35的项目攻坚中,也不是两耳不闻窗外事。
“是的,这分别是国际上最长时间的高温偏滤器等离子体放电、最长时间的高约束等离子体放电,标志着我们在稳态高约束等离子体研究方面走在国际前列!”吴桐自然也没有错过这个进步突破的消息,国内其实在托卡马克上,还算有着不小的积累基础。
“不过,陆哥,托卡马克虽然是可控核聚变的研究主流,但并不是唯一的研究方式!”既然是确定的合作者,从初步的思维碰撞上,知道陆骁在这个版块,一样有着不浅的研究,吴桐也就直言不讳开口:“不过,这并不代表这个方向一定是正确的!”
陆骁并没有觉得,吴桐否定国际主流方式就是狂妄,科研本就应该抱着打破常规,敢想别人不敢想,才有可能在一般人考虑不到的角度突破。
“在可控核聚变技术突破诞生之前,任何可能性都不应该被忽略,这只是目前世界研究的主流,并不是正确主流。吴桐,你想走仿星器这个方向吗?”
仿星器,顾名思义就是对恒星的模仿,其本质是一种核聚变反应研究设备。
核聚变反应堆是利用两种类型的氢原子实现运行氘和氚,并将这些气体注入约束舱内。
随后,再对其施加能量,从而使这些氢同位素原子的电子脱离原子,形成等离子体,此过程会释放出巨大的能量。强大的磁场会阻止这些等离子体接近舱壁,这种强大磁场是采用包裹约束舱的超导线圈以及存在于这些等离子体中的电流产生的。
仿星器这个超前概念,其实和普林斯顿大学还有着不小的渊源。虽然如今在这项技术上,目前主要研究且领先的是德意志,但这个概念最早却是普林斯顿大学的物理学家莱曼斯皮策教授提出的。
这是,这个想法在当时,由于设计过于复杂,无论是从材料学还是工程学的角度来看,都有着难以克服的困难壁障,这个天才的想法,一直被束之高阁,直至近些年,随着材料和其他技术的进步,才又重新有被提起。
第389章 超导
“是,比起托卡马克,我更看好仿星器的未来发展!”虽然仿星器技术研发比起托卡马克要艰难太多,且不比托卡马克,如今有着还算丰富的经验可以依凭,几乎只是概念,需要从零开始。但是同样,成正比的,未来应用发展,以及技术升级也会有更大潜力。
虽然目前可控核聚变国际主流是托卡马克,但是就吴桐了解到的资料来看,托卡马克装置再放点时间上,也已经陷入了瓶颈,至今还在以秒为单位,进度颇为艰难,几乎看不见成功的希望!
目前最长放电记录的保持,正是华科的“EAST”的102秒,这几乎标志着托卡马克装置这条技术路线在“放电时间”上的天花板,想要将这个天1高一秒,都必须付出昂贵的代价。
可控核聚变的未来前景,毫无疑问是非常广阔的。但是,就如黎明前的黑暗,这份黑暗,过于漫长!
目前ITER项目进行到现在并不乐观,每年使用经费都在以亿为单位超标,然而项目的进度,却并没有过人的进展,包括海对面在内的各国政-府都已经渐渐失去了耐心
“所见略同,我也对仿星器挺有兴趣!”陆骁肯定的点点头,哪怕吴桐看不见,他也一样了解考虑过仿星器,不然,也不会吴桐仅仅一句点评,他就能立即想到仿星器。当然,之前他更多是作为发动机战机想象力补充领域去了解的。
“可控核聚变是个系统性的问题,托卡马克和仿星器,磁约束和惯性约束完成这一切的前提下,还是要回归到材料和工程的进步,仿星器装置有一点儿比托卡马克好的地方。
托仿星器装置在设计理念上的优势,万幸,我们不需要像托卡马克装置那样通过欧姆变压器来启动等离子体电流,也不需要考虑扭曲膜、磁面撕裂、电阻壁膜问题!”
“这是把难度转嫁到了工程和材料上面!”陆骁笑道,但是,同样的,走仿星器装置道路的话,这同样是他们的强项,特别是吴桐的强项!
“我们需要更大的电磁场,来完成对等离子的磁约束,并且还要对磁场进行有效控制,所以,我们需要有一种能够在常温下,或者至少在不那么极端的条件下就能够实现超导的材料,以便我们能够制造更大可控制的磁场,来对等离子体进行约束!”
等离子体约束将等离子体限制在某个区域,不让它们飞散开来的技术。
等离子体中的粒子具有动能,它们会到处运动而散开,有的粒子还能轰击真空室壁,使等离子体粒子数目及其能量都要损失。
粒子撞击真空室壁其上的物质会溅射到等离子体区域,使等离子体能量通过辐射形式损失掉,导致等离子体的温度降低。
为了减少等离子体的粒子数目和能量的损失,可用“场”能传递相互作用这一特性来约束等离子体。场可以是磁场、电场、引力场。
太阳及其他恒星中的热核聚变反应是借助引力场来约束等离子体的。这些星体的质量很大,引力也很大,足以将等离子体约束在一起,进行热核反应。
但地球上的高温等离子体靠弱的引力来约束并使其进行热核反应是不可能的,必须用别的约束方法。
热核聚变研究中约束等离子体的主要方法是磁约束和惯性约束。托卡马克装置和仿星器装置,选择的都是磁约束,减少等离子体粒子和能量的损失
在可控核聚变,聚变反应时,等离子体的温度,动则都是亿做单位起步,所以,他们需要跟大更可控的磁场,来实现对聚变反应,等离子体的约束,让它变的可控,这也是整个可控核聚变的重要核心之一。
“水冷器,等离子体约束,超导材料,还有能够抵抗聚变反应亿万起步高温的壁材料都是我们必须要突破的技术领域!”吴桐一一点出,走仿星器装置,他们需要攻克那些难关,他们要走的,是一条开创道路,目前国际上包括国内,并不能给他们过多的经验,特别是,现如今,托卡马克也到了天花板。
“水冷器设计,等离子体约束,我这两天就开始着手进行专研,这方面,我还算有些经验!”陆骁捡着他擅长的领域,揽了过去。他做初步设计,最终再和吴桐进行优化,务必将这两大难关全力攻克!
“超导材料,还有反应炉壁材料,这些就要看你的了!“材料板块,历来是吴桐的拿手好戏!他不免感叹:“我们若是能有常温超导材料,不仅可控核聚变,其他能源问题,其实也都能迎刃而解!”
火力发电厂可以建造在任何地方,但利用可再生能源的绿色电厂就要谨慎选址了,因为高原上才有强劲的风,沙漠中方能长沐日光,还有正在攻克难关的可控核聚变因此要向绿色能源转变,面临的最大挑战之一,就是如何跨越数百千米的距离,将这些来自偏远之地的电力输送至城市。
最先进的超导电缆可将电能输送几千千米而仅有百分之几的损耗。但麻烦的是,电缆必须一直浸在77K(约-196℃)的液氮之中。因此,如果要架设这样的电缆,每隔一千米左右就必须安装泵机和冷却设备,大大增加了超导电缆方案的成本和复杂程度。
能在常温常压下工作的超导体,将使全球化电力供应梦想成真。
常温超导,历来是目前超导不断追求的至高难关。提起来,就让多少超导人头疼心碎的话题!
第390章 填平
“仿星器装置的等离子体的运动,物理学上的复杂体系难题,拜托你了,陆哥!”虽然这个问题,可能摸不到量子力学的边缘,用麦克斯韦方程组就能概括,但是其中粒子数目,那是个天文数字,是个不亚于目前数学界有名难题的困难问题!
物理版块,这是陆骁的强项,对于陆骁主动包揽接手,吴桐感谢,且能放心托付,这也是她邀请陆骁的重要原因。
虽然没有具体评比,但是国内物理界,陆骁的物理水平,排除最顶峰那位老人家,几乎无出其左右。多次合作,吴桐深知陆骁在物理上的功底,这样的大项目,吴桐自然用熟不用生,将之托付给可靠的人选。
她自己不是不能全部上,只是这其中要费计的精力和时间,她完全可以用来攻克其他擅长板块的问题。术业有专攻,她一个人不可能解决所有的问题,既然这个领域,已经有了足够出色顶尖的人才,她为什么还要大费周章自己攻克?又不是脑子进水,必须去逞能!
吴桐从来不觉得自己脑子进水,也不是逞能的性子,所以,她一贯信奉专业的事情,交给专业的人去做,物尽其用,人尽其用。
“没问题,共同努力,说不定,我们就打破了可控核聚变还差五十年的魔咒,吴总,我对你十分有信心!”即将结束通话,陆骁在电话挂断前,笑着鼓励道。
当初还在研究周氏猜想,还没真正就读京大的高三学子,如今不过三年,依然成为了国内科研界绝不可或缺扛鼎砥柱,国宝科学家,奇迹代名词,他是真得,对吴桐,充满信心!
若是说之前,绕是陆骁对自己还算自信,对于等离子体约束这个大工程,他都没有多少的信心,因为,等离子体运动,犹如流体力学里的湍流现象,哪怕有了NS-方程这个基本方程,也一直是物理界仍在努力探秘攀登,依然不可逾越的大山。
好在,感谢吴桐,不仅攻克了NS-方程的证明,且还做出了通解,这对他接下来对等离子体运动的研究,将有着莫大的帮助。可以有一定的根据和原理,去构建模型,预测等离子体运动行为,来进行辅助研究,等离子体在仿星器装置内的运动规律。
万物万事,都有其遵循的规律,若是他们能够摸索出来一定的规律,必定会对仿星器等离子体的约束,有着极大的帮助。
“谢谢陆哥信任,我必须全力以赴!”每一个项目,她都是一贯的认真执着,追求至真至善的接结果,是她一直以来的准则。
“我在国外进行的时候,曾经看过莱曼皮策的仿星器手稿,你等我找下当年的记录,发给你做下参考!”陆骁给了吴桐一个惊喜,五六十年前的设计,在当时他去看的时候,依然为那份天马行空的超前设计震撼,这也是他,关注仿星器装置的因由之一。
“陆哥,你有当年那位先生的手稿?”吴桐这次,是真的惊喜非常。没有国外留学经历,虽然并没有对她的研究有太大影响,但是在见多识广这一块,她的确是缺了一点儿见识。
仿星器装置的研究,吴桐本来已经打算从零开始,摸石头过河,一步一步脚踏实地去开发研究,虽然困难重重,但是有推衍空间的辅助,吴桐还是对自己报以乐观自信的态度。
但是,这会儿陆骁的话,可是给了她一个极大地惊喜,若是有当年提出仿星器装置那位神奇先生的手稿,她在前期研究阶段,可以省心不少,且还能有个不错的基础奠定。
“我当时有幸在普林斯顿燧石图书馆里拜读过,一时兴趣,我将看过的内容做了记录,逐字逐句原版肯定是没有,只是我做的简略记录,仅供参考吧!”陆骁当时,也就是托记忆力不错的福利,想着以后万一用得着呢?就将其记录下来。
这会儿,他倒是挺感谢自己当初的先见之明,这不是,真的用得着了吗?
“谢谢陆哥,这就已经够了,已经很好了!”吴桐深切道谢,比她从零开始,只凭这聊聊几句仿星器的概念,去一步步推衍,能节省不少精力时间,她不贪心,这就已经足够了!能让陆骁记下来的,简略记录只是谦虚表达,必定有精髓脉络。
对她来说,只要有些精髓脉络在,费点儿精力,她自己就能推导出全部的内容,不是什么太大的难事!
笑着挂断电话,吴桐没多久,就收到了陆骁传过来的资料,只一入眼,吴桐就知道,她猜对了,陆骁所谓的简略记录,真得是谦虚了!这是一份相当详实的手稿记录,不说一比一记录下来,但是那份手稿所描述的重点内容,尽皆都在这份手稿里呈现出来。
甚至,还有那位先生,对仿星器装置超前的畅想,基于天体物理学独特角度的考虑,还有潦草简略的设计草图以及陆骁基于物理学角度的解析理解感想这份手稿,对于吴桐来说,几乎相当于如降甘霖,真正给她一个媒介,深切了解仿星器装置概念原理与设计!
仿星器是一种外加有螺旋绕组,以磁场约束高温等离子体,使其稳定安全运行的实验装置。它通过模仿恒星内部的核聚变反应,以获得持续不断的能量,是目前,吴桐所选定,去着手设计预研,最有可能实现可控清洁的核聚变能装置。
其实,早在数年前,德意志那边,就已经在着手仿星器方面的研究,海对面估计也肯定有类似的研究,甚至其他发达国家,可能都有一定这方面的尝试研究,只是,基于技术的应有,可能还没有大的突破。
目前,国际上,最有可能的传闻,是预计一三一四年之内,德意志将要对仿星器装置WEGA完成最后的组装,并且预期在17年之前,进行实验!
国内之前,并没有关于仿星器的研究,这一片,是空白,但是有了这份手稿,吴桐自信,她能尽快将这份差距填平!
第391章 壮志
且他们已经向投资者承诺,要在2020年之前,完成三十分钟的承诺。
德意志一贯以严谨著称,能让他们发表出来的数据,有比较大的可能,是他们觉得,自己能够实现的时间。目前,国际上,在这个版块,并不能给她们太多的经验借鉴。
在这个版块,国内已经慢了不少时间,不过,吴桐对自己还算自信,她觉得,给她点儿时间,她应该可以拉平这个差距。
既然德意志有这个壮志,那她的目标,就且定在,比对方更早且更长时间吧!吴桐暗暗,给自己定下一个大目标。有目标才有动力,有动力才有努力方向和产出嘛!
不积跬步无以至千里,千里之行又始于足下,大目标立下,那就从每一步的进步出发,去完善整体装置。
可控核聚变这样一个大项目,涵盖方方面面,其中涉及到的技术难点,从等离子体物理到材料研究乃至信息技术研究这是个超大型的工程,吴桐细细的规划,确定他们要逐步攻克的步伐安排。
她目前有两大项重点需要解决的材料问题,第一项,就是超导材料,无限接近于室温,或者能够在室温下进行超导的材料,且还要安装工程简单,不需要特殊设定条件的超导材料,来组成提供庞大磁场的超导线圈,以用来约束,让人难以琢磨的等离子体。
第二项,无疑就是反应炉壁,也就是第一壁材料,等离子体即使再怎么约束,也总有少许不可约束的,会给第一壁带来中子冲击,这就要求,第一壁的材料,要承受聚变反应上亿温度起步的光和热,以及阻挡逃逸磁场的等离子体冲击,这就要求,他们需要一种极耐高温,且还要能承受中子贯穿的材料。
说句不客气的话,在耐高温材料方面,吴桐还算驾轻就熟,毕竟,之前在数次战机和导弹耐热材料上,吴桐还算有着丰富的积累,可以说,吴桐在耐高温材料上,于世界之内,都能算是数得着的。在这个板块的材料开发上,吴桐还是有不少底气的。
这两项,都是个必须突破的材料问题。
在一定条件下呈现超导电性的材料,即为超导材料。超导材料是物理学的热门领域,因其重要的应用价值,5次诺贝尔奖与它有关。
根据材料对超导的响应,可分为第一类超导体和第二类超导体。
根据临界温度,又可分为高温超导体和低温超导体。高温超导体通常指临界温度高于液氮温度(大于77K)的超导体,低温超导体通常指临界温度低于液氮温度(小于77K)的超导体。
根据材料类型,则是又可以分为元素超导体(如铅和水银)、合金超导体(如铌钛合金)、氧化物超导体(如钇钡铜氧化物)、有机超导体(如碳纳米管)。
近年来,在传统元素和合金超导体一直无法突破条件限制的基础上,有机超导体,开始成为世界一流热门研究课题。关于石墨烯材料的超导性研究,更是随着石墨烯的逐步崛起,成为目前相当有前景的研究课题。
吴桐最近集中关注这方面的资料,看到过,早在2007年,就有这方面的科研工作者,便在《Nature》上发表过一篇关于“石墨烯中双极超电流”的论文,吴桐查阅过发表人的文献和过往资料,发现这个课题组一直在不断对这个课题进行研发,他们在进行着关于石墨烯材料在低温条件下的超导性质。
这是一个比较新颖的研究思路,由此打开了,关于有机超导体的开发研究,碳纳米管之类的超导性质研究,开始成为这个板块科研人员的关注对象。
碳纳米材料的超导性质研究,吴桐在草稿纸上写下标题记录,这是个不错的研发思路,吴桐饶有兴趣的开始收集这方面的资料,进行研发着。
其实,目前国内的超导热门方向,还是传统超导体为主,多是元素超导体和氧化物超导体,以及合金,在有机超导领域,算是空白,很多数据,吴桐都无从收集。但是这一点儿,并不能难为到吴桐,很简单,没有条件,那就创造条件,
鲁迅曾说过,世上本没有路,走的人多了,也便成了路!前人不曾留下足够的基础,让她有机会站在前辈的肩膀上更高跳跃。那么,就由她来,做这个先行者,去摸石头过河,为后人积累经验,奠定基础。
设计不同的模拟实验,筛选着正确的方向,很多实验,其实吴桐可以在推衍空间内,去凭空模拟推演,但是,这样,一则太过消耗精力以及悟道石碑的力量,二则是,吴桐想要留下足够的实验数据,所以,吴桐选择,麻烦一点儿的,设计实验,在研究所实验室内去操作。
三更是,吴桐其实在有条件的情况下,并不希望,自己过度依赖于推衍空间,这并不是她担心,有一天,会失去悟道石碑。而是推衍空间一切都是基于吴桐认知中的完美状态,挥手而就,但是现实中,其实能够掌握更多。
要知道,很多重大成果,其实往往来源于偶然操作,推衍空间,很大可能的,屏蔽了这种偶然的奇迹发生,
重复文献和学术顶刊上的关于有机超导体的研发实验,一步步的设计实验模型,实验流程,一步步的尝试,一步步的积累着各类数据,一步步的去筛选改进,吴桐在有机超导体领域上的积累,也随着时间一步步的前进,滚雪球似的增长着。
她在研发的时候,收集资料并没有对研究所内的人过多隐瞒,所以,研究团队的核心成员,也就自然而然知道了,吴桐的下一个课题,是超导材料。
这是个很重要,也很热门的课题板块,吴桐关注这个课题,其实她们并不意外,他们记得,吴桐说过,元旦之后,他们将会开启一个重点大课题,就是超导领域吗?但是不管是不是,上行下效,吴桐开始这方面的学习研究,甚至是实验!
第392章 分果果
核心团队的成员,在辅助吴桐不断的重复试验同时,也在私下,努力地肝这个领域的各种知识点儿,他们不求自己立马精通,但是希望,在辅助吴桐实验的时候,能够明白,这些实验的逻辑、所涉及到的原理,为什么要进行这一步的尝试,以及他们可以得到什么样的进展,对下一步,该怎么预测设计
这些,每一步的理解,都必将成为他们成长的养分!吴总已经落下他们太远距离,但是这其中的差距,核心团队的人,依然希望,能够通过自己的努力,去拉进这个差距,而不是被吴桐,越甩越大!
好歹,他们也是吴总名下的人,如果,连他们都跟不上吴总进步的步伐,日后,还怎么更好的辅助吴总?就是当个辅助工具人,也得有足够高的水平,才能跟得上吴总的思路。不然,不就真的成了,吴总指挥一下,才能动一下的木头机器人?那样的话,他们的价值,就真的没有太大存在必要、
人的价值,总是在提升中增高的,他们很幸运,在吴总团队伊始阶段,加入了吴总的团队,这两年,得到吴总私下的指导,以及研究团队优越的条件待遇,都是让不知多少同行羡慕的存在,若是还不知道珍惜,以后这些高待遇,就和他们无关,从现实这点儿问题看去,他们也不允许,自己得过且过!
在生活待遇得到充分保障的时候,人总归是要有个追求,他们的追求,就是在吴总的带领下,未来成就属于自己的科研辉煌。这也是,走入科研这个门槛的所有基层科研工作者最朴素的憧憬!
对于吴桐来说,只要有一点儿线索,她就能以点及面去推演出完善的实验流程,国际上这个领域的大牛,关于这方面的研究,有进展了,基本在不涉及绝密的基础上,都会发到科学或者自然之上,以及其他一流期刊,不管是真正的成果,还是综述,或者不乏也有大牛水论文的。
但是只要是关于超导这方面的研究,都是吴桐研究学习,尝试重复试验的对象,以及实验室重复实验的目标。
随着时间的推移,吴桐关于有机超导体的详细实验数据,也就收集的越发丰富。大量的数据积累,对吴桐来说,就到了真正上演她的拿手领域的时刻,汇总数据,利用数据建立庞大的数学模型,以数学模型,去推导出合适的参数,再演变出正确道路上的材料模型
草稿纸一页页的在吴桐办公室的桌角上堆积,厚度肉眼可见的增加着,而在不断的推演中,吴桐也慢慢摸到了正确的路。她已经在不断的重复实验中,验证了超导材料石墨烯量子自旋霍尔态,以及范德华晶体的铁磁性及异质结构研究。
这两项,直接就是两篇能够上科学或自然顶刊的论文。
“果然,吴总出手,便知有没有!”陶然和阮成旭尽皆眸中熠熠生辉,这是崇拜的光芒。也就一个月的时间内,吴总就在有机超导材料上,做出了这么大的进展。实在是,让他们佩服。
“吴总,这样的进展,可以发两篇顶刊,您准备发自然,还是科学?”