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量子反應堆,讓核動力飛機從不可能變成可能

稍微了解核動力飛機歷史的人,都知道這個玩意兒(至少過去)並不靠譜。

冷戰初期,蘇聯和美國都投入了大量的人力物力研究核動力飛機。從1955年開始,蘇聯就在「核粉」赫魯曉夫的支持下,利用「圖-95」熊式遠程戰略轟炸機為載體研究核動力飛機。而同一時期,美國也利用「B-36」戰略轟炸機研究核動力飛機。兩國在核動力飛機上的競爭激烈程度,絲毫不亞於不久後兩國在航天領域的競爭。

美蘇的核動力飛機

然而,經過十多年的研究,雖然兩國的試驗飛機甚至都帶著反應堆飛上了天空(並沒有進行核動力飛行),但是事實表明,在那時的技術條件下,核動力飛行並不靠譜。

核動力飛機不靠譜主要有以下幾點:

首先是飛機載重量小。即使是大型的軍用運輸機,其載重量通常也僅僅幾十噸而已,而一般的反應堆的重量動則數十噸,若裝備在飛機上,飛機基本上裝不下別的東西了。

其次是反應堆恐怖的放射性。核動力飛機為屏蔽放射性,保證機組人員安全,必須給反應堆裝備很厚的屏蔽層,這也再次增加了飛機的載重量。而且,即使重重屏蔽,在飛機上狹小的空間上,人員依然會受到放射性的傷害。當年蘇聯試驗核動力飛機的時候,試飛的機組人員就大都受到了輻射傷害。

再次,便是安全性。我們都知道核泄漏的厲害,而核動力飛機的研製初衷就是軍用。即使飛機研製成功,別說戰爭時期,即使在和平時期,核動力飛機只要飛上天,地面上就不知道多少導彈在瞄著它。核動力飛機猶如一座座在天上飛著的,隨時都有可能被擊落的,會發生嚴重核泄漏的反應堆。誰敢讓這些反應堆在自己的頭頂上飛來飛去。

最後,便是核動力飛機的可靠性問題。我們知道,反應堆若發生重大故障,必須爭分奪秒緊急處理,否則堆芯很快就會熔毀,造成不可逆的可怕後果。如果核動力飛機在天上突然發生冷卻劑泄漏事故,根本沒有時間飛到設施完善的地方進行急救,只會將放射性物質從天上傾瀉而下。這種情況若發生,將比人類歷史上已知的任何核事故都還要恐怖。

核動力飛機的反應堆

鑒於以上原因,美蘇兩國雖然在核動力飛機上研究多年,但是最終都放棄了核動力飛機這個瘋狂的想法。

難道,人類真的無法實現乘坐核動力飛機飛行的夢想嗎?

當然不是!

雖然核動力飛機被試驗驗證不靠譜,但科學家們卻依然對核動力飛機很感興趣。這是由核動力飛機的優點決定的。馬克思主義辯證唯物主義告訴我們,事物都有兩面性,當一件事物的缺點很突出時,那這件事物優點也必然很顯著。比如核動力飛機,雖然它有著上述很多的缺陷,但是其優點也十分顯著。

例如,核動力飛機可以長時間(幾周甚至幾個月)在天空巡航而不用補充燃料,實現超長待機;同時,核動力飛機利用核能做動力,幾乎不產生任何溫室氣體,十分的環保;更吸引人的是,核動力飛機的燃料經濟性高,飛起來省錢,如果有朝一日能實現核動力飛機商業運輸,那飛機票自然變得十分便宜。

但是,畢竟核動力飛機的安全性問題如此之大,人類真的能研製出安全可靠的核動力飛機嗎?

當然能,畢竟人類腦子聰明,技術也在不斷進步。量子反應堆的出現,讓人類再次看到了製造核動力飛機的希望。

上世紀90年代,美國德克薩斯大學的科技人員在用X光對鉿-178這種金屬進行照射時,意外發現這種金屬會釋放出很強的γ射線。這些γ射線是鉿-178受到X射線照射後,鉿-178核外電子從高能級向低能級跳躍時釋放出來的(核外電子從高能級向低能級跳躍時會發射量子)。

金屬鉿(ha)

這個重大發現首先被軍事科技人員注意到了,他們的第一反應是製造比中子彈更加清潔的核彈,而他們的第二反應,便是建造量子反應堆,然後建造核動力飛機。

量子反應堆的結構簡單,主要包含兩部分,一部分便是X光機,用來發射X光,另一部分是堆芯,也就是-178靶。在量子反應堆運行的時候,X光照射堆芯,堆芯釋放強大的γ射線。然後通過能量轉換裝置,將γ射線轉為驅動飛機的能量。量子反應堆結構簡單,體積小,很好的解決了反應堆的輕量化問題。

量子反應堆安全性很高,因為反應堆是靠X光碟機動的,因此,只要關閉X光機,反應堆便會自動停堆,反應堆停堆後堆芯的γ射線將很快停止釋放,不會像普通反應堆那樣停堆後還會因自身的衰變熱發生堆芯熔毀。同時,量子反應堆的原理與我們目前反應堆的原理並不相同,在運行過程中並不涉及核裂變反應,因而不會產生額外的放射性物質,在堅固的外殼的保護下,即使飛機墜落,堆芯也不會受到致命損害,可以很方便的進行回收。

同時,鉿178雖然也具有放射性,但是其半衰期只有31年,且不會發生裂變反應,即使被恐怖分子獲取,也很難用於製作臟彈,更不可能用來製造核彈。

雖然γ射線也是一種強輻射射線,但是由於量子反應堆只會釋放γ射線,大量的γ射線會轉化為動能,餘下的γ射線只需要建造針對性的屏蔽層,即可很好的屏蔽輻射。這樣,輻射問題就解決了。

在無人機技術發達的今天,科學家們首先想到的是製造核動力無人飛機。美國在本世紀初即開始利用「全球鷹」無人機進行核動力改裝,並且已經取得試航許可。改裝後的「全球鷹」無人機將是全球第一款核動力噴氣式無人飛機。

這種無人飛機的動力結構主要包括太陽能電池板,X射線機,噴氣式引擎,鉿178堆芯,熱交換器。利用核動力飛行時,太陽能電池板為X射線機供電,驅動X射線機,X射線機產生的X射線保持鉿178 的運行,堆芯釋放出來的大量的γ射線加熱熱交換器中的空氣,空氣加熱膨脹後進入引擎,和普通引擎一樣,熱空氣從引擎後部噴出,驅動飛機飛行。

核動力全球鷹的結構

為了保證安全,在飛機起飛和降落階段,核動力飛機依然用常規動力驅動,只有達到巡航高度後,飛機才使用核動力驅動。

這種飛機研製成功後,「全球鷹」將成為「不知疲倦的全球鷹」。

有人問,我國有沒有製造核動力飛機?當然有!

在鉿178的量子反應發現不久,我國就注意到這種現象對於製造量子反應堆和核動力飛機的重要意義。然而想要製造核動力飛機,首先你得能製造常規動力的大飛機。當初我國並沒有成熟的噴氣式大(中型)飛機技術,因此我國的核動力飛機研究一直處於理論研究階段。

十多年前,我國開始規劃大飛機項目的時候,很多科技工作者就已經在進行核動力飛機的研究和論證了。不久前,我國軍用和民用的大飛機都相繼研製成功,這為我國核動力飛機的研製提供了可靠的載體。可以肯定的說,以我國科技研究穩打穩紮的性格,不久的將來,我國的核動力飛機也將翱翔藍天。

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