燧人计划——关于可控制核聚变(3)

 
静力学分析：
设中子锅炉地下深H=1100米，地上高h=200米，内径r=300米，炉顶空腔加100个大气压。
通常岩石体以约2.5吨/m3
某深度围圈内外的压强差为P=(2.5-1)×H×0.1-100，这个压强差要炉壁围圈及岩石自身的应力来平衡、抵消。在最深水1000米处引爆数千吨级核爆炸，其爆炸冲击波的压力作用于炉壁，还不足以消除岩石向内的预应力。水下650米左右是结构应力平衡的位置，这个深度炉壁主要只是材料本身受到的深水压力，结构方面受力很小。也就是说，在这个深度以下炉体主要考虑“顶”——对围岩的支撑；在这个深度以上炉体主要考虑“箍”——对炉内高压的约束。平衡位置以下的一定区域在爆炸过程中有一些应力方向变化，这对坚固的炉体、围岩来说算不了什么问题。
大跨度封顶的问题，我们作了一个初步的设想，强度没有问题。罐中要灌水，且罐顶空间要加压至100个大气压。在这样的条件下，罐体直径实际上还可以加大一些。长江上公路铁路两用桥梁的跨度比这还要大(400m)，它们还是单拱支架结构，实际上桥梁早已经达到1000m以上的跨度（悬索、斜拉结构），正在设计的有3000m的桥梁，理论上讲大跨度钢铁建筑的‘极限’跨度就是两点间横拉钢索的‘极限’距离。这太大了！
只是在200个大气压300℃的水体环境中，让中子弹定点爆炸，其机械系统的设计制造有一定的困难，且系统的维修也将是一个难题。但这种困难应是可以克服的。
在这个环境中，水深1000米加100个大气压的条件下引爆炸弹，从静态力学分析的角度来说，就相当于800米的地下核爆炸。固体在核爆炸瞬间条件下的性态与液体有点相似。与“托卡马克”装置相比较，这个系统中也有用能量约束能量的部分——上部空间的高压，实际上是用气体的压缩势能模拟深水（地下）状态去约束核爆炸的动能，而且在容器安全的前提下，这个压缩气体能量封闭在炉膛内，能量的大小比较容易调节控制。这样我们的系统就具备了两方面的能量约束条件：
a. 大物质约束——保证了巨大的能量包容能力和巨大的能量缓冲体：水。这里的水起到了内燃机中活塞、飞轮作用，还起到了抗爆炸软垫层的作用，这个特点是“托卡马克”装置不具备的，尺寸有限的“托卡马克”装置，线圈的能量容量不可能无限大，这是物理学常识，这是为什么五十年代提出，到现在还认为再要“三十年”的原因之一，也许超导体实用水平再提高几个层次后，就可以彻底解决这个问题了。水体根据需要，可以精心设计。
b. 大能量约束——大大压缩了核爆炸能量在水中的杀伤半径提高了锅炉抗爆炸容量：高压气体。这里的高压气体起到了类似“托卡马克”装置中线圈的作用，协助巨大水体把爆炸空心球的半径进一步压缩到合理的水平。高压气体就是给这个大汽缸的大活塞加装了一个大弹簧。它可以减少水的用量、提高水加温速度、提高水的沸点（液态贮热容量）、大大缩小土石工程量。
这样从能量代换的角度出发：“托卡马克”是用了巨大的电磁能量进行核能量的约束；我们的设想是用巨大的压缩气体空间配合巨大的水体进行核爆炸能的约束，大空间气体的压缩过程就是“核爆炸约束专用能量”的聚集过程，就象“托卡马克”装置的线圈加电过程。其实“托卡马克”装置和中子锅炉都可以找到能量的表达，只不过表达方式不同而已。“托卡马克”避开了脉冲能量产生的激波，但‘力’的产生一克也不会小。在材料、工程地质条件许可、工程经济合算和绝对安全的前提下，建造深千米级内半径百米级的炉子，上部空间膛压在100个大气压之下，这样的中子锅炉其抗连续核爆的容量也许可达到万吨级——也就是说2100年时，我国全国的能耗总量也许还用不完这样一个炉子的最大能量输出能力！鉴于高压气体在本方案中的重要地位，电厂系统的设计中必需把它的生产考虑进去。气体压力与巨大水体对核爆球的约束贡献，在具体设计时根据需要进行计算。

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