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第306章 分离


  惊蛰一过,北方大地便展现出初春的景象,积雪开始消融,天色已不再像冬日里那般的灰白,甚至就连同河岸的鹅卵石随着积雪的融化而裸露出来,开始时是灰褐色,而等到天真正蓝起来,阳光真正**辣起来的时候,鹅卵石就变成金黄色,那沙滩也成了金色的沙滩。而河岸曾被霜雪包裹的枝条已不那么坚硬了,它柔软了,泛红了。过了不久,枝头吐出绿芽,河水将山顶的倒木冲下来,倒木被带到漩涡处就横七竖八地停在那里,这时节岸边绿草茵茵,许多奶牛垂头站在草地上。

  又一次,置身于这片山坡奶牛场边的牧场上,钱三强只感觉像是置身于国外的农场一般,新出的苜蓿如毛毯一般,铺在这山坡上,这片山地牧场曾经是一片荒山,而现在经过多年的修整之后,却变成了一座庞大的牧场,产出的牛肉、牛奶供应着城市的需求。

  而此时的钱三强却没有一丝的闲情逸致去欣赏这美丽的春景,他的眉头紧锁着,脑海中反复的思索着一个问颞——“分离!”。

  两个月前,在他取得了博士学位之后,便第一时间回国了,回国后只是与家人见面之后,便来到了“51区科学城”的原子核物理研究所,开始从事原子核物理研究,半个月前,他从科学城的原子核物理研究所,进入了代号为“ol”的基地,他脚下的这片大山,被整个掏空了,这座规模庞大的基地整个修建于山腹之中。

  与外界将“51区科学城”视为北方公司的“科学大脑”不同,“01基地”才是北方公司科学技术核心,这里从事着最为顶尖的尖端科技研究,只有最优秀的学者才能够进入这里,这里既是北方公司的技术中心,同样也承担着许多国防项目的研究,比如他所从事的“新峰工程”——这是工程代号,实际上却是“原子武器项目”,以原子分裂作为武器。

  “到目前为止,我们所有的试验都是和铀235来实现可控链式反应,而铀235是一种极为稀有了同位素,在天然铀中的含量只有0。7%,在我们的核反应堆中,就是靠这0。7%的铀实现了核裂变……”

  钱三强的脑海中浮现出,刚刚加入“新峰工程”时,工程负责人对他讲述的一个足以震惊全世界的科学剑举一四个月前,在o1基地l3区的一间宽9米、长l8米、高8米的封闭式试验室内,项目组成功的用石墨与铀实现了铀同位素的分离,同时还发现了一种新元素——钚的生产,在铀的裂变过程中会产生钚,而钚或入土适合制造原子弹。

  “如果从天然铀中进行提纯,去掉较重的铀238,裂变的几率将大为增强,根据计算结果显示,要实现核爆炸,可能需要几公斤至几十公斤纯度90%以上的铀235,但是我们从未来获得过那怕是超微蜈的纯铀235,要生产出以“公斤”计的这东西,不啻于天方夜谭!”

  “但还存在另一个捷径,用高能中子轰击铀238后可以获得同位素铀239,后者半衰期为23分钟,如随后嬗变成新元素93,这种超铀元素并不稳定,在2至3天内衰变为钚……

  相比于铀,钚有着诸多的优点,就在一个星期前,以为首的钚小组成功的使用60英寸回旋加速器加速的氘核轰击铀238,获得了钚239,通过过去对钚的分析表明态度它的临界质量比铀小的多,在同样为球体时,大约是后者的il5左右,而且纯度只需要l0%到l5%,所以可以用自然界储量较高的铀238来制造新的原子裂变材料。而这一发现意味着什么呢?又一次,钱三强默默的吸起了烟,他并没有吸烟的习惯,只有在思索问题的时候,才会吸上两根,但在过去的两个小时,他却已经吸去了半盒烟。

  钚的优点,意味着国防委员会以及公司很有可能将重点转向钚,与01基地内的诸金多工程一样“新峰工程”受国防委员会的资助,尽管工程中包含有对原子能动力方面的研究,但因为战争的关系,却早就中止了对原子能动力的研究,以集中人力物力以期加快制造原子弹的步伐,现在钚的发现,意味着国防委员会很有可能将人力、物力集中到钚的研究上。

  也许,再过几天,铀项目组就很有可能有并入钚项目组,到那时……

  “离心法、气体扩散法、液体热扩散法、电磁法……”

  眉头紧锁着,钱三强的脑海中反复思索着目前已经研究出来的分离铀238和铀235的方法,这些方法,都是过去的两年间,l3区的上千名来自各国物理、化学专家学者研究得出的,只不过,几乎每一种办法,都有着这样那样的技术难题。

  “气体扩散法的原理是用泵将六氟化铀气体抽过大约4000多层金属薄膜筛,这种特殊手薄膜筛有无数个微小的,小于百万分之一公分的小孔,铀235形成的六氟化物分子量较小,因此可以较快速的通过筛孔,但是目前国内尚不能生产这种金属薄膜筛,公司已经同美国公司接触,委托美国公司研制金属薄膜筛,待成功后引进其生产技术……”

  “电磁法则和回施加速器原理,借助铀235和铀238氟化物分子量上的细微差异,使他们在穿过电磁场时弯曲度稍有不同,随之将其分离,相比于气体法,电磁法的技术难度最小,预计在实验工厂建成后可以生产出以公斤计的铀235……”

  “离心方法则利用离心机将铀235和铀238的混合气体以每钟上万转到百万转高速旋转,铀238较重而被甩至外层,然后车削掉最外面极薄的一层纯铀238,随后不断重复这一过程,但是这一技术要求研制出高效的离心机……”

  想到各种方法的利弊,钱三强的眉头紧锁着,此时他的脑海中反复思索着这几种铀分离方法,或许,作为总体设计人员,他并不需要考虑分离问题,但在原子武器的研制过程中,前面有道道难关,而只要有一道攻克不下,千军万马都会搁浅,而铀的分离却是最重要的根本,毕竟整个武器的核心就是铀或者钚。

  “也许,钚的希望更大一点……”

  站在牧场上,钱三强的目光投向对面的那座大山,那座大山的山腹之下应该是十二区吧!1号基地内,几乎所有的一切,都围绕着十三区的研究中心,其为提供技术上的支持,十二区自然也不例外,尽管北方公司的企业群分担着大量机械设备的研发、制造,但众多的核心设备研制,却是在十二区完成的。

  作为一名机械工程专家,在过去两年间,孙启越一直置身于这座山腹之中,从事着他的研究,从几个月前,他和他的话题组,便开始利用从十几份技术论文中的发现,开始对铀离心机进行研究,相比于其它方法,在他看来,离心法应该是成本最低的方法,而唯一的难题就是离心机的研制。

  在工业上离心分离机是一个很普通的机器。其工作原理就是利用高速的旋转,把混合在一起的物质分开。尽管这听起来很不可思议,但是他们的原理其实就这么简单。滚筒式洗衣机也是一台分离机,它旋转所产生的人造重力能够把水和衣服分开。

  但当用于铀同位素的分离时,却碰到了麻烦。比较普通的铀的同位素是u一238,有l46个中子,在自然的铀元素中占有99。3%的比重。u一238比铀的另一种同位素u一235稍微重一点,u一235比u一238少三个中子,由此可想像两者重量上的差异,为了能把u一235分离出来所需要的离心机的转速需要接近了声音的速度……

  “……现在我们的整体设计的思路是非常清晰的,在一个空间中安放一个高速滚筒。用气态的六氟化铀充满这个空间。在滚筒的底部利用一个规则变动的磁场,这一点和电动机很相似,来使这个滚筒高速旋转,这样比较重的u一238就会向着筒壁方向飘去,而u一235贝q会中间地带聚集起来。同时在底部稍微加热,这些气态的混合物就会产生这样的效果:u一238向下沉,而u一235贝q会向上飘,这样就能收集到所需要的同位素了。”

  离心法和离心机原理看起来很简单,但是作为项目负责人的孙启越却清楚的知道,离心机像他描述的那么简单,甚至说,更为复杂。(http://.)。

  “磁悬轴!”

  念叨着这个词,孙启越又一次审视着磁悬轴的设计图,这个部件是离心机的核心,离开机的原理看起来非常简单,但是实际上面临的问题却非常多,铀离心机必须克服旋转过程的主要对手摩擦力。摩擦力能够让转速减慢,损坏甚至毁掉整套设备,而且这些机器原本需要毫无瑕疵地工作至少几年的时间。而他们能做的就是抽光滚筒里的空气,用一个磁力轴承把滚筒的顶部固定好,这样就可以减少所必需的物理支撑。我们在这个滚筒的底部安装在了一个针状的轴承上。这是整套系统中唯一的一个物理接触点——就是磁悬轴。

  “加入皮托管,用以提取分离出的铀,用分子泵在转子周围保持必要的真空度,在离心机顶部增加了铝一镍环形磁铁,用作悬浮轴承……”

  放下磁悬轴的设计图纸时,孙启越的脑海中瑞一次浮现出整个离心机的构造原理,以及对论文中提及的技术细节的整合,在技术库中,与铀分离机有关的论文并不多,只有几十份,但正是那些论文,给予他们灵感,帮助他们克服了许多技术上的困难。

  “希望,能成功吧……”(未完待续[本文字由破晓更新组a2213508提供]。如果您喜欢这部作品,欢迎您来创世阅读给作品投推荐票月票。您给予的支持,是我继续创作的最大动力!)


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