驚蟄一過,北方大地便展現出初‘春’的景象,積雪開始消融,天‘色’已不再像冬日裡那般的灰白,甚至就連同河岸的鵝卵石隨着積雪的融化而‘裸’‘露’出來,開始時是灰褐‘色’,而等到天真正藍起來,陽光真正**辣起來的時候,鵝卵石就變成金黃‘色’,那沙灘也成了金‘色’的沙灘——【擺\|渡\|搜\|經\|典\|小\|說\|免\|費\|下\|載\|小\|說】【首發】而河岸曾被霜雪包裹的枝條已不那麼堅硬了,它柔軟了,泛紅了。過了不久,枝頭吐出綠芽,河水將山頂的倒木衝下來,倒木被帶到漩渦處就橫七豎八地停在那裡,這時節岸邊綠草茵茵,許多‘奶’牛垂頭站在草地上。
又一次,置身於這片山坡‘奶’牛場邊的牧場上,錢三強只感覺像是置身於國外的農場一般,新出的苜蓿如‘毛’毯一般,鋪在這山坡上,這片山地牧場曾經是一片荒山,而現在經過多年的修整之後,卻變成了一座龐大的牧場,產出的牛‘肉’、牛‘奶’供應着城市的需求。
而此時的錢三強卻沒有一絲的閒情逸致去欣賞這美麗的‘春’景,他的眉頭緊鎖着,腦海中反覆的思索着一個問顳——“分離!”。
兩個月前,在他取得了博士學位之後,便第一時間回國了,回國後只是與家人見面之後,便來到了“51區科學城”的原子核物理研究所,開始從事原子核物理研究,半個月前,他從科學城的原子核物理研究所,進入了代號爲“ol”的基地,他腳下的這片大山,被整個掏空了,這座規模龐大的基地整個修建于山腹之中。
與外界將“51區科學城”視爲北方公司的“科學大腦”不同,“01基地”纔是北方公司科學技術核心,這裡從事着最爲頂尖的尖端科技研究,只有最優秀的學者才能夠進入這裡,這裡既是北方公司的技術中心,同樣也承擔着許多國防項目的研究,比如他所從事的“新峰工程”——這是工程代號,實際上卻是“原子武器項目”,以原子分裂作爲武器。
“到目前爲止,我們所有的試驗都是和鈾235來實現可控鏈式反應,而鈾235是一種極爲稀有了同位素,在天然鈾中的含量只有0。7%,在我們的核反應堆中,就是靠這0。7%的鈾實現了核裂變……”
錢三強的腦海中浮現出,剛剛加入“新峰工程”時,工程負責人對他講述的一個足以震驚全世界的科學劍舉一四個月前,在o1基地l3區的一間寬9米、長l8米、高8米的封閉式試驗室內,項目組成功的用石墨與鈾實現了鈾同位素的分離,同時還發現了一種新元素——鈈的生產,在鈾的裂變過程中會產生鈈,而鈈或入土適合製造原子彈。
“如果從天然鈾中進行提純,去掉較重的鈾238,裂變的機率將大爲增強,根據計算結果顯示,要實現核爆炸,可能需要幾公斤至幾十公斤純度90%以上的鈾235,但是我們從未來獲得過那怕是超微蜈的純鈾235,要生產出以“公斤”計的這東西,不啻於天方夜譚!”
“但還存在另一個捷徑,用高能中子轟擊鈾238後可以獲得同位素鈾239,後者半衰期爲23分鐘,如隨後嬗變成新元素93,這種超鈾元素並不穩定,在2至3天內衰變爲鈈……
相比於鈾,鈈有着諸多的優點,就在一個星期前,以爲首的鈈小組成功的使用60英寸迴旋加速器加速的氘核轟擊鈾238,獲得了鈈239,通過過去對鈈的分析表明態度它的臨界質量比鈾小的多,在同樣爲球體時,大約是後者的il5左右,而且純度只需要l0%到l5%,所以可以用自然界儲量較高的鈾238來製造新的原子裂變材料。而這一發現意味着什麼呢?又一次,錢三強默默的吸起了煙,他並沒有吸菸的習慣,只有在思索問題的時候,纔會吸上兩根,但在過去的兩個小時,他卻已經吸去了半盒煙。
鈈的優點,意味着國防委員會以及公司很有可能將重點轉向鈈,與01基地內的諸金多工程一樣“新峰工程”受國防委員會的資助,儘管工程中包含有對原子能動力方面的研究,但因爲戰爭的關係,卻早就中止了對原子能動力的研究,以集中人力物力以期加快製造原子彈的步伐,現在鈈的發現,意味着國防委員會很有可能將人力、物力集中到鈈的研究上。
也許,再過幾天,鈾項目組就很有可能有併入鈈項目組,到那時……
“離心法、氣體擴散法、液體熱擴散法、電磁法……”
眉頭緊鎖着,錢三強的腦海中反覆思索着目前已經研究出來的分離鈾238和鈾235的方法,這些方法,都是過去的兩年間,l3區的上千名來自各國物理、化學專家學者研究得出的,只不過,幾乎每一種辦法,都有着這樣那樣的技術難題。
“氣體擴散法的原理是用泵將六氟化鈾氣體‘抽’過大約4000多層金屬薄膜篩,這種特殊手薄膜篩有無數個微小的,小於百萬分之一公分的小孔,鈾235形成的六氟化物分子量較小,因此可以較快速的通過篩孔,但是目前國內尚不能生產這種金屬薄膜篩,公司已經同美國公司接觸,委託美國公司研製金屬薄膜篩,待成功後引進其生產技術……”
“電磁法則和回施加速器原理,藉助鈾235和鈾238氟化物分子量上的細微差異,使他們在穿過電磁場時彎曲度稍有不同,隨之將其分離,相比於氣體法,電磁法的技術難度最小,預計在實驗工廠建成後可以生產出以公斤計的鈾235……”
“離心方法則利用離心機將鈾235和鈾238的‘混’合氣體以每鐘上萬轉到百萬轉高速旋轉,鈾238較重而被甩至外層,然後車削掉最外面極薄的一層純鈾238,隨後不斷重複這一過程,但是這一技術要求研製出高效的離心機……”
想到各種方法的利弊,錢三強的眉頭緊鎖着,此時他的腦海中反覆思索着這幾種鈾分離方法,或許,作爲總體設計人員,他並不需要考慮分離問題,但在原子武器的研製過程中,前面有道道難關,而只要有一道攻克不下,千軍萬馬都會擱淺,而鈾的分離卻是最重要的根本,畢竟整個武器的核心就是鈾或者鈈。
“也許,鈈的希望更大一點……”
站在牧場上,錢三強的目光投向對面的那座大山,那座大山的山腹之下應該是十二區吧!1號基地內,幾乎所有的一切,都圍繞着十三區的研究中心,其爲提供技術上的支持,十二區自然也不例外,儘管北方公司的企業羣分擔着大量機械設備的研發、製造,但衆多的核心設備研製,卻是在十二區完成的。
作爲一名機械工程專家,在過去兩年間,孫啓越一直置身於這座山腹之中,從事着他的研究,從幾個月前,他和他的話題組,便開始利用從十幾份技術論文中的發現,開始對鈾離心機進行研究,相比於其它方法,在他看來,離心法應該是成本最低的方法,而唯一的難題就是離心機的研製。
在工業上離心分離機是一個很普通的機器。其工作原理就是利用高速的旋轉,把‘混’合在一起的物質分開。儘管這聽起來很不可思議,但是他們的原理其實就這麼簡單。滾筒式洗衣機也是一臺分離機,它旋轉所產生的人造重力能夠把水和衣服分開。
但當用於鈾同位素的分離時,卻碰到了麻煩。比較普通的鈾的同位素是u一238,有l46箇中子,在自然的鈾元素中佔有99。3%的比重。u一238比鈾的另一種同位素u一235稍微重一點,u一235比u一238少三個中子,由此可想像兩者重量上的差異,爲了能把u一235分離出來所需要的離心機的轉速需要接近了聲音的速度……
“……現在我們的整體設計的思路是非常清晰的,在一個空間中安放一個高速滾筒。用氣態的六氟化鈾充滿這個空間。在滾筒的底部利用一個規則變動的磁場,這一點和電動機很相似,來使這個滾筒高速旋轉,這樣比較重的u一238就會向着筒壁方向飄去,而u一235貝q會中間地帶聚集起來。同時在底部稍微加熱,這些氣態的‘混’合物就會產生這樣的效果:u一238向下沉,而u一235貝q會向上飄,這樣就能收集到所需要的同位素了。”
離心法和離心機原理看起來很簡單,但是作爲項目負責人的孫啓越卻清楚的知道,離心機像他描述的那麼簡單,甚至說,更爲複雜。
“磁懸軸!”
唸叨着這個詞,孫啓越又一次審視着磁懸軸的設計圖,這個部件是離心機的核心,離開機的原理看起來非常簡單,但是實際上面臨的問題卻非常多,鈾離心機必須克服旋轉過程的主要對手摩擦力。摩擦力能夠讓轉速減慢,損壞甚至毀掉整套設備,而且這些機器原本需要毫無瑕疵地工作至少幾年的時間。而他們能做的就是‘抽’光滾筒裡的空氣,用一個磁力軸承把滾筒的頂部固定好,這樣就可以減少所必需的物理支撐。我們在這個滾筒的底部安裝在了一個針狀的軸承上。這是整套系統中唯一的一個物理接觸點——就是磁懸軸。
“加入皮托管,用以提取分離出的鈾,用分子泵在轉子周圍保持必要的真空度,在離心機頂部增加了鋁一鎳環形磁鐵,用作懸浮軸承……”
放下磁懸軸的設計圖紙時,孫啓越的腦海中瑞一次浮現出整個離心機的構造原理,以及對論文中提及的技術細節的整合,在技術庫中,與鈾分離機有關的論文並不多,只有幾十份,但正是那些論文,給予他們靈感,幫助他們克服了許多技術上的困難。