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第十六章、山寨也是一门技术活(上)
在漫威世界的诸多先进科技之中,最让现代中国政府感到垂涎的东西,莫过于钢铁侠的方舟反应堆:安全,廉价,体型小巧,却可以提供堪称无穷无尽的能源,乃是足以引发下一次工业革命的新型能量源!
其对人类文明进步的巨大历史性意义,简直不亚于瓦特发明蒸汽机!
那么,漫威世界的一台方舟反应堆,究竟能够输出多少能量呢?
先不说那些大型的方舟反应堆,就是在《钢铁侠1》的剧情之中,被俘的托尼。史塔克在阿富汗的恐怖组织监牢里,用各种武器零件拼凑起来的第一款钢铁侠战甲能量核心,那个装在他胸口用来驱动电磁铁的,最简陋版本的微型方舟反应堆,其输出功率就达到了骇人听闻的每秒三十亿焦耳!
这个数字,约摸相当于三百万千瓦的发电功率。而在现实世界的中国,所谓的“世纪工程”三峡大坝,其总装机容量才达到了多少呢?大约是二千二百五十万千瓦!也就是说,整个三峡工程的总装机容量,也不过是相当于七个半的最早期版本钢铁侠动力源而已!而且,考虑到三峡水库的水位会有盈枯变化,不可能一直保持满功率发电的理想状态,实际的发电量可以驱动三个钢铁侠就不错了。想象一下吧,托尼。史塔克一个人在非法小作坊里鼓捣两三天,就能造出一个相当于三分之一座三峡水电站的便携式能源……
所以,既然有了如此强劲到夸张的能源核心,钢铁侠托尼。史塔克想要玩什么超音速飞行、垂直升降、掌心炮、潜水、激光武器,就统统都只是不值一提的毛毛雨了!别说托尼。史塔克这位钢铁侠彪悍得不科学,人家托尼可是在拿足够驱动一艘航母的能源,来驱动小小的一具铁人,能不彪悍吗?钢铁侠战甲的外观不符合空气动力学又有什么关系?没听说过只要发动机的功率够大,那么就连板砖都能上天吗?!
——不要说钢铁侠的反应堆体积这么小,功率却这么大,肯定不科学。事实上,人类技术的进步程度是呈数量级递增的。举例而言,同样是动力机械,早期的瓦特蒸汽机一般才只有三到五个马力的功率,体型却庞大得堪比一座屋子。后来经过改进,即使是功率最大的船用瓦特蒸汽机,也只能达到七十五马力左右(现代航母上使用的蒸汽轮机,是完全不同的另一种玩意儿)。而现代的小轿车引擎,稍微好一点的都得二百马力起步……如果你把一台现代小轿车的引擎,穿越时空搬到瓦特面前,说这么小一个玩意儿就有二百马力的功率,那么这位可怜的瓦特先生估计不是认为你疯了,就是要大叫“这不科学”了……
总之,如果能够掌握钢铁侠的方舟反应堆技术,那么只要制造一个巴掌大小的反应堆,就能满足一座城市的日常供电需求,而发电费用却几乎可以降到零:用户只需要承担电网的日常维护费用就够了!对于需要每年进口巨额燃油和天然气的中国人来说,这样无穷无尽的廉价能源,简直是无法阻挡的诱惑!
而有了这样清洁无污染,又能便携小型化的能源动力,不仅中国制造业可以摆脱能源匮乏的瓶颈,许多现在的科学幻想,比如宇宙旅行、太空城市、轨道电梯、外星殖民地等等,也就有了实现的可能。
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那么,这样令人叹为观止,能够提供无尽能源,宛如神器的方舟反应堆,其工作原理又是怎么回事呢?
简单来说,就是太阳的燃烧方式:核聚变——早在冷战时代,核聚变就一直被认为是解决人类能源问题的主要选择。一公斤核聚变原料产生的电能等同于一万一千吨煤。跟现有各类核电站的核裂变反应堆相比,核聚变产生的核废料更少,放射性也会在短期内消失,堪称是一种绝妙的清洁能源。
核聚变又分冷核聚变和热核聚变两种。后者的应用产品就是氢弹,前者却还一直处于科学幻想里面,直到方舟反应堆的出现——方舟反应堆的运行原理并不算复杂,只是一种很早就有的冷聚变理论的实际应用成果而已。它和绝大多数正在试验中的核聚变反应堆,都有着显著区别,主要体现在反应机制上。
首先,方舟反应堆并非是利用元素周期表里的轻元素来实现聚变的。目前,全世界绝大多数的聚变试验,都是使用氢元素和它的两种同位素“氘”和“氚”,作为堆芯的点火燃料。在使用这些轻元素作为燃料时,聚变的点火和控制都比较容易实现。在反应过程中也不会产生有害物质,终端产物是水,属于一种清洁的聚变方式,所以才会得到众多科研机构的青睐。方舟反应堆则反其道而行之,它是一种利用重元素聚变的核反应堆,发明它的霍华德。史塔克是使用金属钯作为聚变核心的燃料。因为这是已知的最重的几种元素之一,相较于其他几种铂系重元素,金属钯又是最容易电离化的,所以是比较理想的堆芯燃料。
但问题在于,相较于轻元素的聚变,类似金属钯这样的重元素,其聚变过程要更加复杂很多。光是反应中涉及的物理和化学性质变化的公式,就可以写满一块黑板。在实际制作和使用的过程中,还必须非常精确地控制反应堆中的每个反应步骤,否则在点燃堆芯后很可能直接爆炸。
当然,如果完美的解决了这些技术问题,那么方舟反应堆就是一款非常实用和可靠的能量源了。成熟的方舟反应堆在启动后,只需要极短的时间就能输出大量的能量,并能维持堆芯的燃烧很长很长时间。
相反,现实世界流行的氢元素反应堆,虽然点火较为容易,却难以维持长时间的聚变反应。
不过,即使有着上述优势,但方舟反应堆也不能说是完美的聚变反应堆了。因为和依靠氢元素聚变产生能量的传统核聚变反应堆不一样,依靠重金属聚变的方舟反应堆并不是清洁的能量源。因为钯具备严重的毒性,而治疗重金属中毒本来就是医学难题,托尼一开始直接把方舟反应堆安装在他的胸口,想要避开钯中毒的伤害是不可能的(在阿富汗的爆炸袭击之中,他的血管里残留了许多细小的弹片,必须有一个电磁铁时刻放在胸前,才能吸住弹片,不让其进入心脏,导致托尼丧命。而方舟反应堆就是给电磁铁供电的)。
而且,他还得当钢铁侠整天飞来飞去,惩恶扬善,对钯的消耗自然愈发厉害,而中毒的情况也更严重。
所以,在《钢铁侠2》的剧情前期,发现自己中毒程度已经很严重,估计活不了一年的托尼,一度自暴自弃,极其颓废,做出了许多荒唐的事情……但是,在王秋他们进入漫威世界之前,托尼就已经成功解决了这个问题——依靠他父亲霍华德。史塔克留下的线索,托尼天才地使用粒子加速器,创造出了一种安全无毒的新元素,用于代替会让他中毒的钯,从而让自己成功战胜了钯中毒的生命危机。
再接下来,史塔克工业集团公开出售的民用版方舟反应堆,也都是用了这种新元素来代替钯。
然而,这种新元素的发现和应用,对于钢铁侠托尼。史塔克来说当然是一个好消息,但对于想要对这些民用版方舟反应堆进行逆向测绘,从而进行山寨复制的现实世界中国科研人员来说,却无异于一个噩梦……