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第77章 可控核聚变发电的三个步骤

    “今天提早了半个小时下班,要不要去吃海鲜牛肉自助庆祝一下。”回去的路上王羽问。

    “算了,晚上还要训练,吃完还要休息一个小时才能练,那就太晚了。”雨雪霏想了想后回答。

    “也行,现在所有仪器都制造好了,大部分需要你帮忙的工作都已经结束了,这几天你可以休息一下,有空可以自己去吃。”王羽想了想说道。

    “都忙完了吗,我记得你之前不是说还要进行发电机制造吗?”雨雪霏问道。她记得王羽之前有说过核聚变发电除了要研究通过核聚变产生热能,还需要研究如何将热能转换为电能,这一步就是发电机的工作。

    可控核聚变发电主要分为三个步骤:

    第一个步骤,核聚变反应中,氢元素(如氘和氚)在高温高压下发生核聚变,释放出大量的能量,这些能量主要以热能的形式存在。核聚变反应将氘和氚转化为氦-4和一个高能中子。这些高能中子与反应堆壁碰撞,将能量传递给反应堆壁的材料,产生大量的热。

    第二个步骤是将热能转移到冷却剂,将冷却器用于加热水蒸气。反应堆内的高温材料将热量传递给冷却剂,常见的冷却剂包括水、液态金属(如钠或铅)或气体(如氦)。这个过程通常通过传导或对流的方式进行:传导:高温反应堆壁将热量传导给冷却剂。对流:冷却剂在反应堆中流动,将热量带走。

    冷却剂吸收热量后会被加热至高温高压状态,这通常用于加热水,产生高压蒸汽。高温冷却剂经过热交换器,将热量传递给水。水在高温高压下转化为蒸汽。

    第三个步骤与火力发电类似,

    引导高压蒸汽至蒸汽轮机,推动涡轮叶片旋转,从而将热能转换为机械能。高压蒸汽喷射到涡轮叶片上,驱动叶片旋转。涡轮与发电机轴相连,涡轮旋转带动发电机旋转。

    蒸汽轮机驱动发电机旋转,发电机将机械能转化为电能。发电机内部的线圈在磁场中旋转,切割磁力线,产生电流。产生的电流通过电力网络输送到用户端。而使用过的蒸汽通过冷凝器冷却,变回水,并循环回到热交换器中,再次被加热产生蒸汽,完成循环。

    这就是最简单的可控核聚变发电技术的全部过程,也是王羽现在构想的方案。

    除了传统的热能转换为机械能再转换为电能的方式,未来也有可能开发出直接转换技术,例如:热电转换:使用热电材料直接将热能转化为电能。磁流体发电:利用等离子体流动直接产生电流。

    这些直接转换技术尚不成形,但是如果研究成功,可以大大减少转换装置的体积,这样可控核聚变装置就可以运用于机甲供能和卫星供能了。

    目前王羽不打算研究这些新技术,因为需要不少时间和成本,而可控核聚变的技术要求没有那么高,只要使用传统的热能到机械能再到电能转换就行了,没必要使用这些高级的转换方式。

    当然,完成了可控核聚变变发电的应用,他未来在研究可控核聚变为卫星和机甲供能时,也会继续研究这些高级的转换技术,作为减少反应装置体积的一个方向。

    而现在,最重要的任务是完成可控核聚变发电的应用,技术还是用已经比较成熟的比较好,因此他才会招收电力方面的科研工作者,并且任命龙国最大发电厂担任过技术顾问的高杰担任组长。

    他们的主要任务就是完成蒸汽循环装置和发电机的制造。而这也关系到能不能高效地将热能转换成电能,也就是王羽接下来要解决的两个问题之一,但相对来说是比较简单的。

    因为龙国的火力发电技术已经很成熟了,王羽需要做的就是结合核聚变产生热能的规律和电力小组的知识,制造出一套适合核反应堆的蒸汽循环装置和发电机。

    这个工作雨雪霏是能帮上忙的,因为涉及到发电机的零件拼装和检验。但是,这项工作并没有之前的仪器制造那么着急,因为这项工作有机械制造小组的协助基本能够在第二个问题解决之前完成。

    第二个问题,让核聚变反应装置能可靠地长时间持续反应,则相对来说较难,也是王羽目前要解决的最关键技术难题。

    这个工作是交给原子能小组去完成的,同蒸汽循环装置及发电机的制造同时进行,只要完成了这两项工作,可控核聚变发电就可以大规模应用。

    根据王羽的预测,完成第二项工作大概需要一个月左右的时间测试,此时蒸汽循环装置和发电机的制造工作肯定已经完成了,所以,不需要雨雪霏帮忙去加快制造的进度。

    当然如果有雨雪霏帮忙,制造工作肯定会进行地快一些,但是只是锦上添花,而之前雨雪霏帮助提高制造核反应堆和等离子注入装置,则可以说是雪中送炭,因为没有这两个装置,第二个问题的研究就无法进行。

    雨雪霏加快了核反应堆和等离子注入装置的搭建,从整体上大大提高了研究的进度。而加快蒸汽循环装置和发电机的制造,也加快了机械小组和电力小组的工作,但对提升整个工程的进度意义并不是很大。

    所以,王羽觉得雨雪霏想休息的话可以休息一段时间了,毕竟这段时间雨雪霏一直在陪着自己早出晚归,不仅没有了休息的时间,训练的时间也变少了。

    “没错,接下来我要完成的任务工作大致有两个。”王羽对雨雪霏解释道。

    “一个是完成蒸汽循环装置和发电机的搭建,一个是让可控核聚变装置能够实现长时间可靠运行。”

    “这两件事,你能帮上忙的应该是第一件事,第二件事只能交给我和原子能小组的人来做。”