第五一六章 原子能产业的情况
大明1805正文卷第五一六章原子能产业的情况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，生产出来的全部钚二三九，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，然后又补全了铀弹的技术。 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全方面的问题，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，现在也已经完成了全部的理论研究，已经开始了陆上试验堆的建设。 现在已经可以开始着手设计建设核动力船舶了。 如果陆上试验堆的运行正常，那么就可以开始生产真正的船用反应堆，在几年后直接上舰。 如果一切顺利，预计五年左右的时间之后，大明核动力船舶就能下水。 这个速度比前世的美利坚人要快很多。 前世的核潜艇项目，也是在曼哈顿工程完成之后，才另外启动的工程项目。 第一艘核潜艇服役，比曼哈顿工程完成，晚了九年的时间。 大明这边很可能要把这个时间也缩短一半。 其实和整个新元素工程一样，并不是说大明的研究速度会比前世的美利坚人快。 而是在大明皇帝的主导下，大明所有相关项目都是紧锣密鼓的执行的，一个接一个甚至甚至同时执行的。 美利坚人的项目是一个一个的半独立的执行的。 每一个新项目的启动，都可能有一大堆的扯皮问题等着相关人员。 科学家就算是有了成熟的想法，也要能够说服官员和军方推动立项，官员和军方还要去推动国会拨款。 然后才能开始组织人员开始具体的研究。 这个过程中还会存在大量的商业问题，负责生产的厂商的选择和配合问题。 他们会有大量的时间浪费在这些没办法节省的环节上。 就像现在，陆上试验堆还没有建完，朱昭燮的报告上就已经提出： “可以提前开始设计建设核潜艇设计了。” 反应堆都没验证的呢，怎么能够去设计使用这种反应堆的核潜艇？ 逻辑上很简单，反应堆设计团队给出反应堆要求的空间，给出反应堆的主要参数。 核潜艇设计的时候，按照反应堆的参数设计动力和传动系统，同时为反应堆留出足够的安装空间。 等核潜艇建好了船壳和框架，把装反应堆的地方暂时空着。 反应堆验证完成后拉过来装船。 当然，前提是反应堆的陆上实验，真的能够按时正常的完成。 不然的话，到了最后关头，反应堆设计有问题，要大幅度的修改，那建好了壳子的潜艇也要大改。 虽然现有的产品不会完全废掉，但是肯定要浪费大量的金钱和时间。 所以更关键的问题是，要有一个拥有足够权威的人，给这种工程管理方式背书和负责。 这个人只能是皇帝了。 而朱靖垣的决定就是：“可以”。 如果成功了，三年之内核潜艇下水，如果失败了，浪费上千万银钞，核潜艇可能要五年之后才能下水。 这个代价朱靖垣还是承担的起的。 关键是，目前的研究方向，也是朱靖垣给出的，大体上是正确的。 成功的概率本来就很大。 在十几年前，大明的高速战列舰和航母的设计，实际上也是采用的这种其实很常见的项目管理方式。 最终大体上获得了成功。 虽然相关的管理人员和工人们都很辛苦，中间也有很多次反复修改设计和调整的情况。 但是也让大明的战舰设计迅速换代了。 报告的第四部分，聚变炸弹的相关研究进展。 大明的聚变炸弹的相关研究，是在裂变炸弹的理论研究中后期启动的。 这其实又是典型的项目并行方案。 也是基于朱靖垣的先见之明，理所当然的给出的合理安排。 要用裂变武器作为聚变武器的引爆级。 不一定要等到裂变武器做出来，然后再去从头设计聚变武器。 在裂变武器的基本原理弄清楚之后，就能够以“已经有了裂变武器“为前提，开始聚变武器方面的研究。 朱靖垣前世的本国也是这么做的。 所以才可以在裂变武器完成之后，只过了短短不到三年的时间之后，就把聚变武器也做了出来。 如果留意一下宣传口径，就能够发现报纸上说的话，不是用了不到三年时间完成氢弹。 而是反复强调，在“原子弹爆炸之后”，只用了两年多的时间，就引爆了氢弹。 这种宣传口径实际上避开了本国氢弹的实际研究时长的准确数字。 美利坚的原子弹爆炸，到聚变弹爆炸，隔了七年多的时间。 因为美利坚当时本来就是先行者，全部的路径和方法都要他自己去摸索。 曼哈顿工程开始的时候，虽然已经有人提出了方向，用裂变炸弹的能量引发聚变反应。 但这个方向并没有成为正式的研究方向和目标。 甚至于，在红色露西亚搞出原子弹之前，美利坚官方对这个研究的热情都不算高。 毕竟，他们是唯一拥有原子弹的国家。 当时原子弹已经是凌驾于常规武器之上的雷霆之剑了。 同时他们对氢弹路线的认知存在误差，早期的千层饼设计方案的威力，相比当时原子弹的提升并不明显。 他们觉得没有必要花大力气去研究。 是确认了露西亚完成了原子弹的消息之后，美利坚人才在聚变炸弹研究加大了投入。 所以美利坚两弹之间花费的时间更长也就完全正常了。 说白了，他们是没有重点的。 但是反过来说，他们不想要快速完成吗？他们是根本没有那个条件。 美利坚朝廷的本质上是一个商人协会。 关键是没有拥有绝对权威的话事人，总统并不能直接命令所有人员配合自己，说服国会都要让他们看到利益。 在没有感受到竞争压力的情况下，他们是不会拿出足够的成本投资看不到收益的项目的。 现在的大明，虽然也是先行者，但却是有重点的模式。 朱靖垣给出了正确方向，让相关研究直接跳过了千层饼设计，直接摸索x射线照射和氘化锂6的用法。 皇帝和皇庄提供了绝对资金和环境以及人才支持，让他们的工作效率高于正常的探索者。 所以他们的速度虽然可能不如前世作为追赶者的本国那么快，但却肯定会比前世的美利坚人快。 到目前为止，相关研究的进展都颇为顺利，理论研究以及配套生产工艺的准备，现在都在重点攻关阶段。 研究人员给出的完成预估时间是三年。 朱靖垣知道这个三年肯定是保守估计，大明的官方人员都不敢说大话。 同时，这个三年之后能够做出来的成品，也应该是具有一定的实战意义的聚变炸弹。 就像朱靖垣前世本国的第一枚氢弹，重量就并不比第一枚原子弹总多少，直接用飞机空投完成的实验。 很显然，未来三到五年的时间里面，整个新元素项目将会迎来一轮大的收获期。 裂变炸弹其实只是第一个收获，不过它也开启了一个新时代的大门。 朱靖垣对新元素工程项目的情况基本满意。 看完了报告之后，除了做出了批准之后，还给了一个很高的评价： “很好，项目的进度明显超过了最初的预期，十三年的时间完成了当初十五年的计划。 “更可喜的是，如果不出意外的话，原本三十年的目标，应该会在二十年内完成。 “这都是诸位和所有的工匠们的大功劳，是诸位十三年来坚持不懈的努力，才有了现在的收获。 “所以，现在开始，所有工程相关人员，全部加两级工钱。 “所有在项目中有实际突出贡献的人，以及所有从十三年前参与项目到现在的人，全部加一级荣誉爵位。” 朱昭燮听了连忙带着所有军官一起躬身道谢： “谢陛下。” 朱靖垣微微颔首之后，朱昭燮马上开口： “都是陛下指点了正确的方向，所有的研究才能如此的顺畅，末将等真的不敢居功……” 朱靖垣听到这些恭维，并没有去客气什么。 朱昭燮说的也不能算错。 况且作为皇帝，也不能太过谦虚，有损于威严。 所以朱靖垣也就直接承受了，然后带着他们开始讨论禁军的安排。