最终确定了螺旋磁场的最佳参数。这个设计将能够让等离子体在高温下保持极高的稳定性,避免了以往托卡马克装置中常见的失控问题。
接下来,李卫东将目光转向了等离子体的加热系统。
要让氘和氚发生聚变反应,必须将它们加热到上亿度的高温。现有的托卡马克装置主要依靠外部磁场加热,但这种方法的效率并不高。
李卫东决定采用一种双重加热系统。
设计了一个由中性束注入器和射频加热系统组成的混合加热装置。
中性束注入器能够将高能粒子直接注入等离子体内部,从而实现高效加热;射频加热系统则通过电磁波对等离子体进行二次加热,进一步提升温度。
“我们必须提高加热效率,”李卫东一边设计一边自言自语,“只有足够的高温,才能让聚变反应达到自持状态。”
此外,为了确保燃料的持续供应,李卫东还设计了一套动态燃料注入系统。这套系统能够根据等离子体的消耗情况,实时将氘和氚注入反应堆中,确保反应的持续进行。
核聚变反应会释放出大量的能量,但这些能量并不是以电能的形式直接产生的,而是以热能的形式释放出来。
如何将这些热能高效地转化为电能,是核聚变装置设计中的另一个关键问题。
李卫东决定采用布雷顿循环发电系统来回收能量。这套系统通过高温气体驱动涡轮发电机,将核聚变产生的热能转化为电能。
为了提高效率,李卫东还设计了一套双循环冷却系统,通过高效的冷却液循环,确保反应堆不会因为过热而导致失控。
“冷却系统是整个装置的安全保障,必须确保在任何极端情况下都能稳定运行。”李卫东在图纸上标注着冷却管道的布局。
有了初步的设计方案,李卫东开始利用超级计算机对整个装置进行全方位的模拟和优化。
超级计算机的强大计算能力,能够在极短时间内模拟反应堆的每一个细节,从等离子体的运动轨迹,到磁场的分布,再到冷却系统的温度控制,一切都在超级计算机的掌控之中。
第一步,等离子体的运动模拟。
李卫东通过超级计算机对螺旋磁场设计进行了多次模拟,确保等离子体能够在高温下保持稳定。模拟结果显示,螺旋磁场不仅能够有效约束等离子体,还能够大幅降低能量损耗,这是前所未有的突破。
第二步,加热系统的优化。
通过对中性束注入器和射频加热系统的模拟,李卫东发现两者的组合能够大幅提升加热效率,使等离子体能够迅速达到聚变反应所需的温度。超级计算机的模拟结果显示,这种双重加热系统的效率比传统加热系统提高了30%。
第三步,能量回收与冷却系统的调试。
李卫东将布雷顿循环发电系统与双循环冷却系统进行了多次模拟,确保在不同的反应条件下,系统依然能够稳定运行。超级计算机的结果表明,这套系统的能量转化效率达到了惊人的85%,远远超越现有的核聚变装置。
……
经过数月的设计与模拟,李卫东的可控核聚变装置方案终于完成。他站在主控台前,看着屏幕上显示的最终设计图,心中充满了信心与期待。
“可控核聚变装置的时代,终于要来了。”李卫东轻声说道,目光中闪烁着无比坚定的光芒。
接下来,李卫东将带领他的团队,开始制造这个庞大的可控核聚变装置。这个装置,将是全球科技领域中的一座里程碑,一旦成功,炎国将在全球能源领域取得压倒性优势,成为未来的能源霸主。
……
李卫东的实验室内,超导材料、磁场控制装置、加热系统的各个组件正有条不