第五一六章 原子能产业的情况(1 / 2)

大明1805 王子虚 2655 字 2023-09-29

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大明建设了钚二三九生产堆,还在继续提和炼浓缩铀二三五。

甚至于,大明现在积累的浓缩铀二三五,比积累的钚二三九要多好几倍。

因为大明和当初的美利坚一样,在核燃料的选择和生产方式上,准备“两条腿走路”。

两条腿走路的原因,是钚和铀这两种装药的提炼和生产难度,是展现在两种截然不同的方向上的。

铀二三五的提炼和浓缩,在某种程度上可以算是简单粗暴的类型。

当材料性能已经足够,造出了足够强的离心机之后,就勉强可以算是大力出奇迹的模式了。

反正现在没有人能够干涉大明新天府的用电量。

只要造的离心机足够多,电力供应足够的充沛,就可以持续稳定生产。

但是钚二三九的生产,就需要小心翼翼的精工细作了。

钚二三九的生产,看似不需要像铀二三五那样搞铀浓缩,可以通过专用的生产堆增值生产出来。

反应堆的原料甚至可以直接用天然铀,不需要专门去分离铀二三五和铀二三八。

但是钚二三九的生产和提炼的难点,就比搞浓缩铀要复杂的多了。

首先,生产堆本身的设计和建设以及控制的问题。

生产堆的逻辑,本质上是让天然铀中的铀二三五发生裂变,释放出的中子去轰击铀二三八。

把铀二三八变成铀二三九,再经过两次伽马衰变后,转化成钚二三九。

最后再把生成的钚二三九从原料堆里面分离出来。

这个过程本身就是难点重重了。

然后,这个生产过程会同时生成钚二四零。

钚二四零自发裂变比率很高,有可能会让钚二三九炸弹失控。

关键是,钚被生产出来之后,想要再分离出里面的钚二四零,就比去做铀浓缩还要麻烦了。

钚二四零浓度超过两成,就直接可以算是废料了。

钚二四零的浓度要求低于百分之七,才能用于作为原子弹的核装药。

介于两者之间的产品可以用于核电站发电。

所以必须在生产的过程中,就控制好钚二四零的比例。

必须使用重水慢化堆,而重水的生产同样麻烦,还要不断的定期换料。

在钚二四零富集到临界点之前,把生产好的钚二三九提取出来。

这个反复提取的过程中,必然会形成相对规模的废料。

所以实际上,后世的钚二三九的生产堆,通常会用铀二三五的乏燃料去当原料,也就是用“炉渣”去炼。

最后,钚二三九的生产,实际上也在消耗铀二三五。

驱动生产堆反应的就是铀二三五。

在目前的技术水平下,消耗掉的铀二三五的总数量,比最终生成的钚二三九的数量,是要多很多的。

经过这一系列的折腾,看着这一系列的过程和难点,就已经可以想象得到一种情况了:

“早期的生产方式,生产钚二三九的速度,肯定是快不起来的。”

在朱靖垣前世的历史上,美利坚在曼哈顿工程的后期,生产出来的部钚二三九,总共只有十公斤出头。

而铀二三五就有五十多公斤了。

这还是他们用效率更低的气体扩散法去搞铀浓缩的效果。

在大明有能力,可以大力出奇迹的情况下,想要快速获得更多的核燃料,其实只能依靠铀浓缩。

同时,大明现在对钚燃料的需求也并不迫切。

钚燃料最大的优势在核武器小型化上。

相比钚二三九,铀二三五的临界质量更大了几倍。

所以制作一枚铀弹,所消耗的核燃料的质量,肯定会比钚弹要大很多。

最终的结果,必然是整个铀弹的重量,超过整个钚弹的重量。

只不过,现在的技术水平有限,现在的裂变炸弹的投掷重量,还保持在以吨为单位的时代。

核燃料是几十公斤还是几公斤意义并不大。

而且,大明从一开始就走的就是内爆式原子弹路线,无论铀弹还是钚弹,都是内爆式的设计。

内爆式的铀弹所需的核燃料质量,实际上还不到前世的枪式弹“小男孩”的一半。

两者所需的核燃料差距,实际上是几公斤和十几公斤的差距。

以后核武器会不断地小型化,最终肯定能做到了几百甚至几十公斤的级别。

但是到了那个时候,对核装药临界状态的控制能力,肯定也会同步提升的,也就是需要的核燃料会更少。

两种燃料消耗量的差距,就会变成了三四公斤和七八公斤的差距。

这是朱靖垣前世的经验。

在对于战斗部的重量不是特别敏感的情况下,纯铀弹方案也仍然是可行的。

大明在天南大陆的两次核试验中,所引爆的两枚裂变炸弹,就是一枚钚弹,一枚铀弹。

朱昭燮护送到本土的四枚炸弹,是三枚铀弹,一枚钚弹。

这些炸弹的投掷重量上基本没有差距,都非常的接近于两吨的这个整数。

实际上,无论是用离心机搞铀二三五浓缩,还是重水生产堆钚二三九,都是大规模的重工业。

两条道路虽然是各有千秋的,但都不是小国能够轻易实现的。

甚至于,在朱靖垣的前世,绝大部分国家根本没得选,能实施一套方案就不错了。

能像大明这样两条腿走路的,也就是美利坚和露西亚这种大国了。

露西亚早期都没有能力两条腿走路,按照获得的情报首先完成了钚弹的试爆,然后又补了铀弹的技术。

不过大明比他们两个加起来搞得都更大。

报告的第二部分,是裂变武器相关的后续研究的情况。

在爆炸实验已经圆满成功,现有的研究和生产体系也基本完善的情况下。

相关研究机构接下来的重点任务,已经转到了裂变炸弹的升级和优化工作,以及更多类型的炸弹设计上。

也就是裂变武器的小型化和实用化。

继续缩小炸弹的投掷重量,继续提升核装药的反应比例,继续提升炸弹的实际当量。

预计在两到三年的时间,将炸弹的总重量降低到一吨以内,把爆炸当量提升到五万以上的级别。

纯裂变的原子弹的爆炸当量,其实也能够做到五十万吨的级别。

只是届时的效率和重量都会很难看。

不过在两万吨的基础上,继续提升到五到十万吨的级别,还是非常的有必要的。

这个研究肯定比聚变炸弹的研发速度快。

就算是迅速的研发成功了,早期聚变炸弹肯定也会更大更重。

就算是朱靖垣知道再多的窍门,但是使用原子弹当初级的原理,就决定了聚变弹始终会比原子弹更大更重。

继续“精炼”原子弹本身就是核武器小型化的基础。

必须持之以恒的不断研究和改进。

至于所谓的实用化,就是开发更多类型直接列装的裂变炸弹。

包括适合不同轰炸机的炸弹,使用现有的和即将投产的导弹投射的炸弹,以及能够作为火炮炮弹的炸弹。

就如前世的早期核武器开发一样,有了威力足够巨大的新武器,人们倾向于将它应用到战争的方方面面。

报告的第三部分,是船用动力核动力反应堆的情况。

核裂变反应堆,是人类目前可以确定能够获得的,最为强大的持续可控的能量源。

就算是核动力的航母和核电站,还有可能因为费效比和环境安方面的问题,在业内和民间形成与否要继续使用的讨论话题,但是核动力潜艇是没得讨论的。

核裂变反应堆,是目前人类能够获得的,让潜艇真正长期潜航的唯一能量源。

而核潜艇又是战略核打击中必不可少的一环。

所以船用核动力反应堆是必须研究的。

朱靖垣也是深知道这一点的。

所以大明的新元素工程,从一开始就是有炸弹与动力两个目标。

船用反应堆的研究是与裂变炸弹同步开始的。

研究钚二三九的生产和后处理反应堆的时候,就在同步研究用于输出热量的压水反应堆了。

裂变炸弹的实验现在已经完成了。

船用动力用反应堆的方面,现在也已经完成了部的理论研究,已经开始了陆上试验堆的建设。