第二十八章 新核能源

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。