Глава 277. Способ решения проблемы •
Слова Ци Чжунсина заставили сердце Сюй Чуаня ёкнуть.
Он сказал গম্ভীরным тоном: "Вам следовало сказать мне раньше".
Эта проблема, если сказать, что она серьезная, то она серьезная, потому что может привести к задержке проекта "Механизм преобразования энергии β-излучения в электрическую".
Но если сказать, что несерьезная, то это не так уж и важно, потому что ее можно решить, просто улучшив характеристики ускорителя частиц.
Недостаточный уровень выходной энергии и стабильность линейного ускорителя частиц - это ограничение времени.
В прошлой жизни он исследовал эту технологию в 2025 году, а сейчас 2019 год, прошло шесть-семь лет, достаточно, чтобы физический мир повысил производительность ускорителей частиц на один-два уровня.
Другими словами, производительность линейного ускорителя частиц, используемого в этой жизни, не соответствует требованиям, и в соответствии с нормальным развитием потребуется еще пять-шесть лет обновлений, чтобы ее хватило.
И это Китай, по сравнению с США, Европой и другими западными странами, развитие отечественных ускорителей частиц значительно отстает.
Это объективный факт, который никто не может отрицать.
Хань Цзинь, опустив голову, сказал: "Извините, профессор, мы сначала думали, что это не такая уж большая проблема, ведь сложность линейного ускорителя частиц во всем проекте действительно невелика. К тому же, мы думали, что вы занимаетесь своими исследованиями, и один проект не может полностью зависеть от вас одного, поэтому не докладывали".
"Просто никто не ожидал, что влияние этой проблемы будет таким большим".
Сюй Чуань покачал головой и сказал: "Сейчас говорить об этом бесполезно, сначала дайте мне посмотреть параметры и характеристики ускорителя частиц, который вы заказали".
Если говорить о проблемах, то у него тоже есть проблемы.
В этом вопросе он не все продумал. Ведь когда он делал этот проект в Калифорнии, США, линейный ускоритель частиц был предоставлен Калифорнийским институтом ядерной энергии, и поскольку этой проблемы не возникло, он не обращал особого внимания на конкретные характеристики линейного ускорителя частиц.
Ведь в крупном совместном проекте он не мог уделять внимание всем аспектам и проблемам.
Просто он не ожидал, что за пять-шесть лет разрыв между отечественными и зарубежными ускорителями частиц будет таким большим.
Но, к счастью, средства для исправления ситуации все еще есть, надеюсь, что успеем.
Покачав головой, Сюй Чуань последовал за Хань Цзинем и Ци Чжунсином в Институт ядерной энергии.
Хотя производительность имеющегося в руках линейного ускорителя частиц теоретически не соответствует требованиям, это уже лучший ускоритель частиц в стране.
В институте Сюй Чуань просматривал документы в руках.
Институт ядерной энергии приобрел ионный линейный ускоритель, состоящий из таких основных объектов, как электронный циклотронный резонансный источник ионов, большой разделительный секторный циклотрон, кольцо хранения и охлаждения, главная кольцевая труба, линия радиоактивного пучка, экспериментальный терминал и т.д.
Это не новое оборудование, а купленное в некой национальной ядерной лаборатории, стоило целых 1,37 миллиарда, можно сказать, что это самая большая статья расходов во всем проекте.
Характеристики этого линейного ускорителя частиц очень хорошие, общая длина достигает восьмисот пятидесяти метров, ускоряющее электрическое поле достигает 30 МВ/м, рабочая частота 3500-11000 МГц.
В стране эти характеристики можно назвать самыми лучшими, даже на международном уровне они относятся к первому эшелону.
Такая вещь в любой лаборатории, можно сказать, является основным сокровищем, если бы проект "Механизм преобразования энергии β-излучения в электрическую" не был ключевым национальным проектом, и институт, владеющий этим линейным ускорителем, не был государственным предприятием, Сюй Чуань не смог бы купить этот ускоритель.
Но сейчас, даже если этот ускоритель уже лучший в стране, он все равно не отвечает требованиям, и это самая большая проблема на данный момент.
В кабинете Сюй Чуань, Хань Цзинь и Ци Чжунсин обсуждали способы решения этой проблемы.
Если говорить о решении этой проблемы, то способов на самом деле немало.
Например, заказать за границей новый ускоритель частиц, или продвигать развитие ускорителей частиц, повышая производительность существующих ускорителей и так далее.
Но эти методы и средства требуют слишком много времени, Сюй Чуань не может ждать так долго.
В начале этого года он ездил в Пекин и видел документ о создании проекта управляемого ядерного синтеза, это была возможность, оставленная для него, но она не обязательно будет ждать его долго.
Если потратить слишком много времени на проект ядерных отходов, эта возможность может быть упущена.
Это неприемлемо для Сюй Чуаня.
Поэтому необходимо найти способ как можно скорее решить эту проблему.
Сюй Чуань, нахмурившись, просматривал документы, ища способ решения проблемы.
Проект "Механизм преобразования энергии β-излучения в электрическую" уже вступил в завершающую стадию, остался последний шаг, но теперь возникла проблема.
Хотя научно-исследовательский проект не может всегда идти гладко, даже задержка проекта - это нормально, и вышестоящие поймут.
В конце концов, это ограничение времени, просто аппаратные условия ускорителя частиц не соответствуют требованиям, идеи и концепции не являются проблемой.
И, строго говоря, ядерный проект начался только во второй половине прошлого года, и до сих пор прошло всего восемь-девять месяцев, в настоящее время ядерный проект уже вступил в стадию строительства экспериментального реактора, что для крупного проекта является довольно быстрой скоростью.
Обычно для такого уровня проекта требуется не менее пяти-шести лет, чтобы получить результаты.
Но для Сюй Чуаня это неприемлемо.
Задержка проекта преобразования ядерных отходов в электроэнергию приведет к тому, что многие его последующие планы и расписания будут нарушены.
И, столкнувшись с трудностями и неожиданностями, возникающими в проекте, и решая их, квалифицированный руководитель должен обладать соответствующими способностями.
"Прежде всего, можно исключить повторную закупку или заказ нового линейного ускорителя частиц, не говоря уже о том, смогут ли ускорители других стран соответствовать требованиям, будут ли они проданы и т.д., просто по времени не успеть.
Точно так же, сейчас заниматься разработкой сверхпроводящих материалов, безусловно, тоже не успеть, это займет много времени, а тестирование, проверка и производственный цикл превышают бюджет".
Глядя на структурную схему линейного ускорителя частиц перед собой, Сюй Чуань размышлял о возможных способах.
Чтобы решить проблему недостаточного уровня энергии и стабильности ускорителя, у него есть немало способов. Например, если разработать сверхпроводящие материалы и заново спроектировать и разместить циркуляционные трубы ускорителя, этого будет достаточно, чтобы повысить уровень энергии и стабильность имеющегося линейного ускорителя частиц до необходимого уровня.
Но недостаток в том, что время на переоборудование слишком велико, весь процесс от разработки до производства и переустановки займет не менее полугода.
А сейчас у него максимум два месяца.
Сейчас середина апреля, и к середине июня он должен завершить запуск электростанции на ядерных отходах.
Не говоря уже о том, чтобы сейчас вводить ее в коммерческую эксплуатацию, но, по крайней мере, нынешний экспериментальный реактор должен быть введен в эксплуатацию и испытан, это минимальное требование Сюй Чуаня.
"Если это так, то модернизация имеющегося ионного линейного ускорителя должна быть одним из наиболее осуществимых способов".
"Тогда как насчет системы управления магнитными зеркалами?"
Однако разница в том, что тогда система управления магнитными зеркалами была основана на разработанной им системе материалов для комнатной сверхпроводимости, но сейчас, возможно ли использовать обычные сверхнизкотемпературные сверхпроводящие материалы?
В этом Сюй Чуань не был уверен, хотя теоретически характеристики комнатных сверхпроводящих материалов и сверхнизкотемпературных сверхпроводящих материалов почти одинаковы, но на самом деле есть некоторые различия.
И, что еще более важно, для развертывания сверхнизкотемпературных сверхпроводящих материалов необходимо в определенной степени реконструировать пространство, в котором развернут линейный ускоритель частиц. Ведь нынешняя сверхнизкотемпературная сверхпроводимость обычно осуществляется путем замораживания жидким гелием, и хотя это всего лишь реконструкция части области, это довольно хлопотное дело.
"Если отказаться от управления магнитными зеркалами, есть ли еще способ повысить уровень энергии и стабильность ускорителя частиц?"
"Возможно, я могу сначала разделить эту проблему на две и решать их по отдельности?"
Внезапно в голове Сюй Чуаня появилась идея.
Это распространенный метод в теоретической науке, когда сталкиваются с трудной проблемой, ее разделяют, а затем решают по частям.
Нестабильность частиц в ускорителе частиц обычно возникает, когда ускоренные частицы, проходя через круговую машину, достигают среднего значения энергии, равного значению их преобразования.
Когда точка перегиба происходит, когда частицы вращаются вокруг кольца с одинаковой скоростью, даже если они не все несут одинаковую энергию, они все равно проявляют определенный диапазон энергий.
Это приводит к тому, что определенное движение частиц вблизи энергии перехода делает их чрезвычайно восприимчивыми к коллективной нестабильности.
Подобно тому, как свет и микроскоп освещают наблюдаемый объект.
Чем сильнее луч света, тем легче ученым исследовать объект, который они наблюдают.
Но сила имеет свою цену: чем сильнее луч света, тем легче он ослепляет, или, другими словами, сильный свет заслоняет все, из-за чего ничего не видно.
Это похоже на вождение ночью, когда навстречу едет машина с очень ярким дальним светом, чем ближе к ней, тем больше вы обнаруживаете, что в поле зрения, кроме света фар, больше ничего нет. (ps: Дальний свет, убейся об стену!)
Эта нестабильность изучается физическим сообществом уже несколько десятилетий, но до сих пор не получила полного понимания.
Конечно, хотя физическое сообщество не до конца понимает эту нестабильность, это не значит, что ее нельзя контролировать.
Например, с помощью таких технологий, как ускорение плазменного кильватерного следа, приводимого в движение протонами, и продвижение с помощью радиочастотных резонаторов, можно добиться определенной степени ослабления нестабильности.
Как ведущий ученый в области физики высоких энергий, Сюй Чуань, естественно, четко знает, как решить эту проблему.
Если бы нужно было просто повысить стабильность, у него в руках было бы немало способов.
Например, путем добавления управления кильватерным следом SMI в узлах спиральной ускорительной камеры можно в определенной степени увеличить контроль над пучком частиц.
Или путем развертывания многократных сильных магнитных ловушек для управления орбитой в линейном ускорителе частиц.
Но любой из этих методов имеет ограничения.
Будь то развертывание управления кильватерным следом SMI или многократных сильных магнитных ловушек, все они ограничены экспериментами по ускорению ниже определенного уровня энергии, если выходной уровень энергии слишком высок, оба потеряют эффективность.
Это означает, что уровень энергии и стабильность не могут быть получены одновременно, как говорится, и рыбку съесть, и на люстре покататься.
В этом и заключается головная боль Сюй Чуаня.
Если заботиться о стабильности, то уровень энергии линейного ускорителя не сможет быть повышен, тогда скорость управляемого деления ядерных отходов значительно снизится, что приведет к снижению выработки электроэнергии.
А при повышении уровня энергии невозможно обеспечить стабильность, что еще опаснее.
Неконтролируемый пучок частиц - это не ионизирующее излучение, испускаемое ядерными отходами, он сам по себе несет огромную кинетическую энергию и может нанести большой ущерб полупроводниковым материалам с радиационной запрещенной зоной и защитным материалам.
"Это действительно головная боль".
В кабинете Сюй Чуань, глядя на чертежи перед собой, покачал головой.
Он провел здесь несколько дней, было проведено немало встреч и совещаний, больших и малых, но ни он, ни другие исследователи пока не придумали хорошего способа одновременно учесть стабильность и уровень энергии.
"Фух, сначала выйду прогуляюсь".
Покачав головой, Сюй Чуань отложил чертежи, открыл дверь кабинета и вышел.
Как раз сейчас время окончания работы, рабочие и исследователи группами по два-три человека ходят по индустриальному парку.
В настоящее время промышленный парк ядерной энергетики уже довольно хорошо построен, здесь есть не только жилые корпуса, но и различные объекты для отдыха и развлечений.
По пути Сюй Чуань увидел баскетбольные, настольные теннисные, теннисные корты и другие объекты для развлечений, и в них было немало людей, играющих в мяч.
Он не очень интересуется играми с мячом, но сейчас нечего делать, и он просто расслабляется, поэтому просто нашел место, чтобы сесть и посмотреть, как эти люди играют в мяч.
Некоторое время он смотрел на площадку, и как раз когда Сюй Чуань почувствовал скуку и хотел встать, чтобы пойти поесть, движение на баскетбольной площадке заставило его остановиться.
Перед его глазами, на одной половине площадки, баскетбольный мяч застрял на краю кольца.
Группа играющих в мяч людей смотрит друг на друга, пытаясь прыгнуть и придумать способ сбить мяч, но, похоже, у игроков этой половины площадки прыгучесть средняя, и после долгих усилий они так и не коснулись мяча.
Затем кто-то побежал на другую половину площадки и одолжил баскетбольный мяч, похоже, собираясь сбить застрявший.
Но, похоже, первый мяч застрял немного туго, и после двух попыток все еще не было никакого эффекта, а затем, к удивлению Сюй Чуаня, через некоторое время второй мяч тоже застрял.
Ну вот, теперь характер ситуации изменился.
Сюй Чуань остановился и с интересом наблюдал за тем, как эти люди суетятся.
Честно говоря, такую ситуацию с застрявшим мячом можно решить с помощью шеста или живой лестницы, но парни, играющие в мяч, обычно автоматически игнорируют это.
А когда второй мяч застрял, их целью стало уже не сбить мяч.
Наблюдая за тем, как группа людей бросает мячи, как баскетбольные мячи один за другим застревают, и, наконец, заполняют корзину, а затем один баскетбольный мяч сбивает все остальные, в голове Сюй Чуаня внезапно промелькнула вспышка вдохновения.
"Если рассматривать эту корзину, заполненную баскетбольными мячами, как атомное ядро, а последний мяч - как частицу высокой энергии, то при столкновении с частицей высокой энергии атомное ядро распадается, образуя отдельные протоны и нейтроны".
"Этот процесс очень похож на цепную реакцию ядерного деления, если можно получить достаточное количество нейтронов, то не потребуется достаточно высокий уровень энергии, чтобы ускорить скорость распада ядерных отходов?"
В голове внезапно молния рассекла туман.
Если повышение уровня энергии невозможно в течение короткого времени, то можно увеличить количество нейтронов.
Это не столкновение для экспериментов, где предъявляются строгие требования к уровню энергии, высокий уровень энергии - это всего лишь способ увеличить скорость распада ядерных отходов и увеличить выработку электроэнергии, нет необходимости зацикливаться на уровне энергии.
Возможно, я знаю, что делать!
Пробормотал Сюй Чуань, и с сияющими глазами быстро побежал в офис.