熱力學第一定律:
熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體,也可以與機械能或其他能量互相轉換,但是在轉換過程中,能量的總值保持不變。
等離子切割刀,也是熱力學表現方式的一種。
為等離子切割刀提供電源的能源模塊,也要遵循能量守恒原理。它的儲能密度,直接關係到它驅動等離子切割刀的工作時間。
核反應堆,嚴格說起來也是一種儲能設備,隻是能量密度高出能源模塊很多倍而已。
它依靠堆芯裡的燃料棒來提供源源不斷熱源,這些熱源把一回路冷卻水加熱,再把二回路工質水燒開,變成超超臨界流體,去驅動燃氣輪機發電。
電晶為何一開始要把不定型魚雷,設計成一個千噸級的大家夥?
為了可以勉強塞進一個小型核反應堆。
反應堆發電,有了電就可以驅動各種設備或者武器。
如果驅動等離子切割刀,反應堆幾乎可以提供無限的電源,讓等離子切割刀肆意切割船體。
那麼……
在等離子利用高溫電弧熔化金屬的原理下,直接用跳過這些能量轉化步驟,跳過什麼堆芯、反應堆、一回路水、二回路水,燃氣輪機這些。
就光禿禿的拿著根燃料棒呢?
如果拿著根燃料棒,會發生什麼情況?
正常情況下,當然是燃料棒的內部核燃料逐漸升溫,並釋放出一些可以穿透鋯合金燃料棒保護的放射性元素。
在沒有冷卻措施下,它會逐漸上升到三千多度的高溫,把自己熔化的同時,也順帶熔化鋯合金保護外殼。
一旦內部的二氧化鈾燃料塊熔化,它的裂變反應就不可能再被人為打斷。
裂變刀,就是葉青想到的一種極端武器。
沒有亂七八糟的能量轉化步驟,直接把一根燃料棒重新設計,變成一把可以持續釋放恐怖高溫的武器。
等離子切割刀可以釋放出高達8000度的電弧,去熔化金屬。
一根燃料棒,雖然沒辦法把溫度加熱到8000度。
但是、能量是守恒的。
能量轉化過程中有損耗,轉化步驟越多,損耗越大。
核能發電的熱利用率隻有33%,電再通過等離子切割刀轉化為高溫電弧,能量損耗進一步提升。
所以最後電弧的破壞力,根本沒有辦法,去跟燃料棒釋放的熱能破壞力相比。
……
葉青的裂變刀方案一提出,電晶就驚呼瘋狂,並覺得非常非常對自己胃口。
一根燃料棒多大?
核電站裡的標準燃料塊是直徑1厘米,高度1厘米的圓柱體。幾百個這樣的燃料塊,裝在一根厚度為1毫米的鋯合金材料套管內,組成一根四米長的標準燃料棒。
那麼重新設計,把燃料棒設計成一把刀,裡麵裝滿數百個燃料塊。
在切割之前,把裂變刀裡的燃料塊激活點燃,讓它持續釋放恐怖高溫。
當然裂變刀一旦激活,就沒有辦法再把溫度降下來。如果沒有冷卻措施,它用不了太久就會把自己也給熔化,造成核泄漏。
“這不是問題!”電晶歡呼道。
激活後無法熄滅,那就不熄滅。
等切割軍艦的任務完成後,不定型魚雷再把裂變刀取下來放到潛艇上。潛艇空間足夠大,又是藏在海裡,直接水循環就能持續給裂變刀降溫。
等下次再用時,取出來裝上就行。
裂變刀的設計思路一被提出來,從葉青到電晶再到精巧大師都變得狂熱無比,現在哪裡還有心思去管座頭鯨號上的貨物問題。
葉青直接啟動領主戰艦返回索圖雨林背後的秘密工廠、那裡有核反應堆,和海量的燃料塊。
在返回核工廠的不到二十分鐘路程裡,電晶已經開始著手設計裂變刀的造型。
首先需要一款比鋯合金還要耐高溫,耐腐蝕的金屬。
人類用鋯合金來製造燃料棒,這並不代表鋯合金,就是人類能夠製造出最耐高溫的合金。
但鋯合金具有高硬度、高延展性,和耐腐蝕特性,它可以在長期的高輻射和高腐蝕環境中保持強度不變。
另外它的熔焊性能也相當優秀,可以很輕鬆的被焊接成各種構件,所以它是最適合用來製造燃料棒的材料。
電晶剛準備用全息眼鏡翻翻工廠裡的合金金屬目錄,忽然一巴掌拍在了自己變透明的腦袋上。
用什麼合金,直接用不定型金屬。
商業核電站用的鋯合金燃料棒,一旦燃料棒失去冷卻水降溫,又沒有被停止反應的話,燃料棒就會緩緩攀升到三千度左右。在這個溫度下,鋯合金支撐不了太久就會被熔化掉。
不定型金屬才是已知熔點最高的合金,它的熔點為4622度。
並且在達到熔點情況下,它也隻是無法再進入固體狀態。等溫度一下降,它又能重新隨意在金屬三種形態中的兩種之間切換。
金屬的密度越高,對輻射阻擋能力就越強。
不定型金屬密度比黃金還高,如果封裝兩百個標準燃料塊,那不定型金屬厚度隻要超過9毫米,就能完全阻擋兩百個標準燃料塊釋放出的核輻射。
當然,在任務完成後的冷卻保養階段,還要用含硼的冷卻水,去吸收掉緩緩積累在裂變刀上的高能中子,來延長裂變刀使用壽命。
另外用不定型金屬製造裂變刀後,裂變刀就喪失了自由變形的能力。
因為裂變刀內部存在大量輻射,這些輻射會擾亂製器釋放的變形磁場。貿然變形,很可能發生泄漏事件。
葉青和電晶都一致認為,隻要外形炫酷,裂變刀變不變型無所謂。
同時,電晶還打算重新製備一批燃料塊。
核電站使用的燃料塊,在製造過程中都參入了慢化材料,來減緩裂變速度。
電晶要在安全閥值內,最大程度減少慢化材料的比重。讓燃料塊裂變速度接近臨界點,大大提高裂變速度,和裂變溫度。
理論上,裂變刀可以升溫到4000度。
4000度是什麼概念?
號稱金屬加工界裡的硬骨頭不鏽鋼,熔點也不過在1400-1500之間。
純鈦的熔點是1678度,鈦合金熔點更低。
4000度高溫,看似沒有蓄能升壓後的8000度等離子電弧溫度高。
但等離子電弧才多大的切割直徑?
切割深度越大,它的切割直徑就越小。在切割30毫米合金時,它的切割直徑不到1毫米。
裂變刀切割直徑以10厘米計,用來切割熔點隻有1400度的船體,就像切割紙片一樣輕鬆。
想想不定型魚雷一刀割裂船體,然後在裡麵切啊切的畫麵,葉青就覺得非常帶感。
“對了,不定型魚雷這個名字不貼切啊。”
抵達核工廠時,葉青對電晶道:“想要發揮裂變刀最大威力,指望魚類那種外形肯定不行。”
“嗯嗯~我準備把它設計成一種,可以變換多重形態的不定型機器人。”
電晶想了片刻,沒有想出合適名字,“老板,那起什麼名字?”