第二十八章 新核能源
自从电池产业成为圶的合法收入以后，圶的行为也得到了高层的认可，曾经树大招风的敌视群体也渐渐承认了圶所做的电池生意。
圶在收到了木的核能源资料以后，一直在研究地心文明是如何使用核能源。首先，先对比了人类在核能源的使用上存在那些问题又是如何解决的；其次，再参考地心人类在应用核能时，又是如何处理核燃料和核废料的；最后，设计出适合在北极使用的小型核电站为人工智能基地供电。
核燃料是含有易裂变核素或可聚变核素，在反应堆中可以发生自持的核反应，并连续释放能量的材料，核燃料释放的能量称为核能。产生核能的核反应有两种形式﹕重核分裂成两个中等质量核的核裂变过程和两个轻核聚合成一个较重核的核聚变过程。
发生核裂变而提供能量的核素（如铀235、钸239、铀233）称为裂变核燃料（如铀和钸），因为发生核聚变而提供能量的核素（如氘和氚）称为聚变核燃料，聚变核燃料又称热核燃料。
核燃料提供的能量远比化学燃料提供的能量大，例如1千克铀235完全裂变所释放的能量约为2×10千卡，相当于2500吨煤完全燃烧所释放的能量。1千克氘聚变所释放的能量比1千克铀235约大3倍。裂变核燃料有铀235、钸239、铀233，这三种是拥有工业价值的裂变核燃料（通称核燃料），核燃料蕴藏的能量是相当巨大的。
圶发现人类的核电站，首先是用核裂变产生的热能加热水变成蒸气，然后用高压蒸气来推动气轮机的运转，气轮机带动发电机才发出了电，最后再通过变压器的升压送入高压电网。
核电站是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施，第一过程就是核裂变能转换为热能的能量转换过程，第二过程也称为热能转换为机械能的能量转换过程。核电站以核电站来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。
虽然1千克的核燃料完全裂变所释放的能量相当于2500吨煤完全燃烧所释放的能量，但是先比于地心文明对核燃料的利用率还是很低的。于是圶根据地心文明对于核燃料的利用以及对核废料的回收，重新设计了新核能源。
铀235是天然存在的核素，所以被称为原始核燃料，在地壳中总含量约7000亿吨。由于它的放射性比活度低，易于操作和加工，又能从天然铀中获得。所以，圶此次设计的核动力堆采用以天然铀或含铀235约3％的低浓缩铀的形式，作为小型核电站的核燃料。
首先，钸239必须用铀238作原料，在反应堆中先经过中子的轰击，俘获反应后经衰变才能制得。而用铀233作为核燃料的优点，是在于热中子或快中子堆中都可能实现较大的转换比，有利于生产更多的核燃料，使地壳中存在的钍资源得到利用。
但是，铀233生成时常伴随有相当量的铀232，而铀232子体中包含着具有强γ辐射的核素，所以圶核燃料加工时采用了地心文明设计的新技术上，对于强γ辐射进行回收处理，降低辐射以后再将铀232转化为铀233，这种新型的回收处理的方式大大增加了小型核电站中的核燃料。
其次，钸239和铀233必须相应地在反应堆中，辐照铀238和钍232才能得到，所以也称次级核燃料。也需要在中子轰击下分裂成两个中等质量的裂变产物核，产物核包括元素周期表中从锌到钆的30多种元素的同位素的原子核，并且放出2到3个中子同时释放出大量能量。
但是，在原则上只要有一个中子引起了第一次裂变，就能周而复始地引起持续不断的中子诱发的裂变链式反应，并持续地释放出具有实用价值的核能。在实际中裂变链式反应却很难控制，要不就是难以发生裂变链式反应，要不就是链式反应难以缓慢进行。
圶先在小型核电站中增加了一个新的链式反应室，先保证一个中子成功引起裂变，每两次裂变保存一个放出的中子。保存的一个中子被运送到链式反应室内部的中子储存室。在链式反应室内部除了中子储存室，还有一个电磁脉冲室，通过脉冲不断调节储存室内中子使其稳定有序。
圶又在小型核电站中增加了一个新的反应控制室，这个控制室就像最早的高压锅的减压阀一样。当反应速率较低时，放出的中子持续轰击另外的裂变燃料核，继续发生裂变放出中子；当反应速率较高时，放出的中子被截获不再轰击另外的燃料核，被截获的中子被运送到中子储存室。
圶还在小型核电站中增加了一个新的废料回收室，核废料虽然再难以发生链式反应，但是核废料中还存在大量的辐射，将辐射进行回收转也换成电能进行储存，中子存储室内的中子会在这个时候轰击核废料，那些不再能产生电能的核废料在轰击后会大大降低自身含有的辐射量。
由中子链式反应的过程可以看到：中子与核燃料发生核反应的特性与核燃料的利用有着十分密切的关系。中子轰击核燃料而被吸收时，除发生裂变反应放出中子外，还能发生俘获反应，核燃料俘获轰击它的中子，生成核燃料的同位素。
如果要实现自持的核裂变链式反应，所需易裂变材料不能低于一定的极限值，这个极限值称为临界质量。存在临界质量的原因是：虽然核燃料裂变所产生的中子比使它发生裂变所消耗的中子多，但所生成的中子除轰击到核燃料的原子核上外，还可能因泄漏出核燃料系统而损失，如果泄漏的份额过大，就不足以引起链式反应。
圶设计的小型核电站就存在这个不足以引起链式反应的问题，因此必须使核燃料系统的质量足够大，以减少中子的泄漏，链式反应才能实现。
为了减小临界质量以节约核燃料：首先，圶采用中子吸收截面小的材料作中子反射层，使泄漏出去的中子重新反射回核燃料系统；其次，圶在链式反应室内又设计了新型的几何形状的核燃料系统以减少中子泄漏；然后，圶在反应控制室内选用适当的中子慢化剂，使更多的裂变中子慢化为热中子以增大与核燃料发生裂变反应的截面；最后，圶选择高纯度的核燃料以减少杂质对中子的吸收。
小型核反应在处理或贮存核燃料时，必须注意防止发生超临界质量事故。圶计划在实际操作中，采用其它组合形式的混合物作燃料，以生产用于不同目的的核燃料。
固体核燃料需要制成一定形式的核燃料组件才能送进反应堆，核燃料及其裂变产物都是具有放射性的核素，必须将它们与环境介质严格地隔离开，核燃料在反应堆中还要经受中子和γ射线辐照以及其它严重的物理和化学侵蚀。
因此，需要将核燃料转化成合适的化学状态并密封包装在合适的包壳中，制成核燃料组件，以保证反应堆安全运行。
人类使用的铀燃料大多采用金属、化合物或合金等形式，金属铀有熔点低、硬度低、易发生相变等缺点，所以不宜用在功率较高的反应堆中。圶打算采用铀的氧化物或碳化物制成的陶瓷型燃料，能耐高温并具有较高的强度，以此作为小型核电站的燃料形式。
圶在核燃料包壳的材料的选取上，选择了具有对中子的吸收截面小、耐腐蚀、机械强度高等特性的材料。人类的核反应堆在低温水堆通常用纯铝，中温水堆通常用铝合金，高温水堆用不锈钢或锆合金。
圶设计的小型核电站不再使用水作为中介，而是参考地心人类的设计，让核反应的能量直接转化为常用的电能。因此，在小型核电站内采用了一种新型温差发电的装置，应用一种强电流形式的温差电的设计，利用反应室内的核燃料裂变的温度与北极外界环境温度的温差进行发电。此外，在链式反应室内和废料回收室内还有一个辐射电的设计，将辐射的能量转化为电能。
这种不使用水作为中介的小型核电站，大大的提高了热能和电能的转化效率，辐射发电的创新设计，使得空间内的辐射进入可以发电的舱室壁时，发生类似光电效应的物理过程，直接将辐射转换成电能存储。
有了新核能源理论的支撑，圶在北极的人工智能基地内，圶结合地心文明和地表人类使用核能源的情况，有希望研发出裂变反应的小型核电站。
裂变式小型核电站的项目也成为了圶在电池产业之后的第二大合法的项目，这个项目不仅是人工智能高层的共同决议，也关乎着人工智能在现实世界的生死存亡。
无论是电池还是核电站，可以说是圶的出现，改变了人工智能基地的电能困境，引领了一场全新的能源变革。
圶在收到了木的核能源资料以后，一直在研究地心文明是如何使用核能源。首先，先对比了人类在核能源的使用上存在那些问题又是如何解决的；其次，再参考地心人类在应用核能时，又是如何处理核燃料和核废料的；最后，设计出适合在北极使用的小型核电站为人工智能基地供电。
核燃料是含有易裂变核素或可聚变核素，在反应堆中可以发生自持的核反应，并连续释放能量的材料，核燃料释放的能量称为核能。产生核能的核反应有两种形式﹕重核分裂成两个中等质量核的核裂变过程和两个轻核聚合成一个较重核的核聚变过程。
发生核裂变而提供能量的核素（如铀235、钸239、铀233）称为裂变核燃料（如铀和钸），因为发生核聚变而提供能量的核素（如氘和氚）称为聚变核燃料，聚变核燃料又称热核燃料。
核燃料提供的能量远比化学燃料提供的能量大，例如1千克铀235完全裂变所释放的能量约为2×10千卡，相当于2500吨煤完全燃烧所释放的能量。1千克氘聚变所释放的能量比1千克铀235约大3倍。裂变核燃料有铀235、钸239、铀233，这三种是拥有工业价值的裂变核燃料（通称核燃料），核燃料蕴藏的能量是相当巨大的。
圶发现人类的核电站，首先是用核裂变产生的热能加热水变成蒸气，然后用高压蒸气来推动气轮机的运转，气轮机带动发电机才发出了电，最后再通过变压器的升压送入高压电网。
核电站是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施，第一过程就是核裂变能转换为热能的能量转换过程，第二过程也称为热能转换为机械能的能量转换过程。核电站以核电站来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。
虽然1千克的核燃料完全裂变所释放的能量相当于2500吨煤完全燃烧所释放的能量，但是先比于地心文明对核燃料的利用率还是很低的。于是圶根据地心文明对于核燃料的利用以及对核废料的回收，重新设计了新核能源。
铀235是天然存在的核素，所以被称为原始核燃料，在地壳中总含量约7000亿吨。由于它的放射性比活度低，易于操作和加工，又能从天然铀中获得。所以，圶此次设计的核动力堆采用以天然铀或含铀235约3％的低浓缩铀的形式，作为小型核电站的核燃料。
首先，钸239必须用铀238作原料，在反应堆中先经过中子的轰击，俘获反应后经衰变才能制得。而用铀233作为核燃料的优点，是在于热中子或快中子堆中都可能实现较大的转换比，有利于生产更多的核燃料，使地壳中存在的钍资源得到利用。
但是，铀233生成时常伴随有相当量的铀232，而铀232子体中包含着具有强γ辐射的核素，所以圶核燃料加工时采用了地心文明设计的新技术上，对于强γ辐射进行回收处理，降低辐射以后再将铀232转化为铀233，这种新型的回收处理的方式大大增加了小型核电站中的核燃料。
其次，钸239和铀233必须相应地在反应堆中，辐照铀238和钍232才能得到，所以也称次级核燃料。也需要在中子轰击下分裂成两个中等质量的裂变产物核，产物核包括元素周期表中从锌到钆的30多种元素的同位素的原子核，并且放出2到3个中子同时释放出大量能量。
但是，在原则上只要有一个中子引起了第一次裂变，就能周而复始地引起持续不断的中子诱发的裂变链式反应，并持续地释放出具有实用价值的核能。在实际中裂变链式反应却很难控制，要不就是难以发生裂变链式反应，要不就是链式反应难以缓慢进行。
圶先在小型核电站中增加了一个新的链式反应室，先保证一个中子成功引起裂变，每两次裂变保存一个放出的中子。保存的一个中子被运送到链式反应室内部的中子储存室。在链式反应室内部除了中子储存室，还有一个电磁脉冲室，通过脉冲不断调节储存室内中子使其稳定有序。
圶又在小型核电站中增加了一个新的反应控制室，这个控制室就像最早的高压锅的减压阀一样。当反应速率较低时，放出的中子持续轰击另外的裂变燃料核，继续发生裂变放出中子；当反应速率较高时，放出的中子被截获不再轰击另外的燃料核，被截获的中子被运送到中子储存室。
圶还在小型核电站中增加了一个新的废料回收室，核废料虽然再难以发生链式反应，但是核废料中还存在大量的辐射，将辐射进行回收转也换成电能进行储存，中子存储室内的中子会在这个时候轰击核废料，那些不再能产生电能的核废料在轰击后会大大降低自身含有的辐射量。
由中子链式反应的过程可以看到：中子与核燃料发生核反应的特性与核燃料的利用有着十分密切的关系。中子轰击核燃料而被吸收时，除发生裂变反应放出中子外，还能发生俘获反应，核燃料俘获轰击它的中子，生成核燃料的同位素。
如果要实现自持的核裂变链式反应，所需易裂变材料不能低于一定的极限值，这个极限值称为临界质量。存在临界质量的原因是：虽然核燃料裂变所产生的中子比使它发生裂变所消耗的中子多，但所生成的中子除轰击到核燃料的原子核上外，还可能因泄漏出核燃料系统而损失，如果泄漏的份额过大，就不足以引起链式反应。
圶设计的小型核电站就存在这个不足以引起链式反应的问题，因此必须使核燃料系统的质量足够大，以减少中子的泄漏，链式反应才能实现。
为了减小临界质量以节约核燃料：首先，圶采用中子吸收截面小的材料作中子反射层，使泄漏出去的中子重新反射回核燃料系统；其次，圶在链式反应室内又设计了新型的几何形状的核燃料系统以减少中子泄漏；然后，圶在反应控制室内选用适当的中子慢化剂，使更多的裂变中子慢化为热中子以增大与核燃料发生裂变反应的截面；最后，圶选择高纯度的核燃料以减少杂质对中子的吸收。
小型核反应在处理或贮存核燃料时，必须注意防止发生超临界质量事故。圶计划在实际操作中，采用其它组合形式的混合物作燃料，以生产用于不同目的的核燃料。
固体核燃料需要制成一定形式的核燃料组件才能送进反应堆，核燃料及其裂变产物都是具有放射性的核素，必须将它们与环境介质严格地隔离开，核燃料在反应堆中还要经受中子和γ射线辐照以及其它严重的物理和化学侵蚀。
因此，需要将核燃料转化成合适的化学状态并密封包装在合适的包壳中，制成核燃料组件，以保证反应堆安全运行。
人类使用的铀燃料大多采用金属、化合物或合金等形式，金属铀有熔点低、硬度低、易发生相变等缺点，所以不宜用在功率较高的反应堆中。圶打算采用铀的氧化物或碳化物制成的陶瓷型燃料，能耐高温并具有较高的强度，以此作为小型核电站的燃料形式。
圶在核燃料包壳的材料的选取上，选择了具有对中子的吸收截面小、耐腐蚀、机械强度高等特性的材料。人类的核反应堆在低温水堆通常用纯铝，中温水堆通常用铝合金，高温水堆用不锈钢或锆合金。
圶设计的小型核电站不再使用水作为中介，而是参考地心人类的设计，让核反应的能量直接转化为常用的电能。因此，在小型核电站内采用了一种新型温差发电的装置，应用一种强电流形式的温差电的设计，利用反应室内的核燃料裂变的温度与北极外界环境温度的温差进行发电。此外，在链式反应室内和废料回收室内还有一个辐射电的设计，将辐射的能量转化为电能。
这种不使用水作为中介的小型核电站，大大的提高了热能和电能的转化效率，辐射发电的创新设计，使得空间内的辐射进入可以发电的舱室壁时，发生类似光电效应的物理过程，直接将辐射转换成电能存储。
有了新核能源理论的支撑，圶在北极的人工智能基地内，圶结合地心文明和地表人类使用核能源的情况，有希望研发出裂变反应的小型核电站。
裂变式小型核电站的项目也成为了圶在电池产业之后的第二大合法的项目，这个项目不仅是人工智能高层的共同决议，也关乎着人工智能在现实世界的生死存亡。
无论是电池还是核电站，可以说是圶的出现，改变了人工智能基地的电能困境，引领了一场全新的能源变革。
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