圍繞核心建筑的是數(shù)十個輔助設(shè)施,包括等離子體注入系統(tǒng)、磁場控制系統(tǒng)以及高溫超導(dǎo)線圈制造車間。這些設(shè)施的設(shè)計充分考慮了功能性與安全性,所有設(shè)備均安裝在抗震基礎(chǔ)上,并配備了多重防護措施以應(yīng)對可能發(fā)生的意外情況。
作為實驗室的“心臟”,tok-2010裝置代表了當(dāng)前托卡馬克技術(shù)的最高水平。它由多個關(guān)鍵子系統(tǒng)構(gòu)成,每個部分都凝聚了俄國技術(shù)專家對核聚變物理理解的最新成果。
首先,是強大的磁場生成系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用高溫超導(dǎo)材料制成的線圈,在裝置內(nèi)部產(chǎn)生高達20特斯拉的強大磁場。這一磁場的作用在于約束高溫等離子體,使其遠離器壁并維持穩(wěn)定核聚變的運行狀態(tài)。為了實現(xiàn)這一點,研究人員開發(fā)了一套先進的實時控制系統(tǒng),能夠根據(jù)等離子體的行為動態(tài)調(diào)整磁場參數(shù)。
其次,是等離子體加熱與驅(qū)動系統(tǒng)。這套系統(tǒng)采用了多種技術(shù)手段,包括射頻波加熱、中性束注入和電子回旋共振加熱等。每一種方法都有其獨特的優(yōu)勢,但同時也帶來了巨大的工程挑戰(zhàn)。例如,中性束注入系統(tǒng)需要將粒子加速到接近光速,然后將其注入到等離子體中,從而提升溫度和密度,進行有效的核反應(yīng)。
最后,是診斷與監(jiān)測系統(tǒng)。這是保證實驗成功的關(guān)鍵所在。tok-2010配備了數(shù)百個傳感器,用于測量等離子體的溫度、密度、電流分布等重要參數(shù)。這些數(shù)據(jù)通過高速計算機進行處理,最終形成直觀的三維圖像,幫助科學(xué)家實時了解等離子體的狀態(tài)。
隨著項目總指揮卡多姆采夫和首席核物理科學(xué)家葉甫蓋尼的講述下,尼古拉一一參觀整個實驗室的整個過程。對于尼古拉這個出資方,拿出10多億美元確實為俄國核物理保留住很多科學(xué)家。那些收到阿美莉卡和歐盟高薪聘請的專家,也紛紛為俄國的‘人造太陽’核物理研究提供自己的一份綿薄之力。
了解完畢整個托卡馬克實驗室的基本原理之后,尼古拉在眾人的擁促下,來到指揮中心。而這里的大屏幕、監(jiān)控以及電腦的操作系統(tǒng)都使用俄國卡巴斯基研發(fā)的產(chǎn)品。
整個實驗室核物理運營檢測程序也是卡巴斯基團隊,根據(jù)實驗室的原理與設(shè)備進行定制化軟件開發(fā),并為了防止這里的數(shù)據(jù)遭到黑客入侵和泄露做了五重安全保障。
在整個指揮中心內(nèi),還配備十幾名卡巴斯基公司的技術(shù)人員,以應(yīng)對各種突發(fā)狀況和軟件開發(fā)需求。尼古拉走到這里之后,分別與這里的技術(shù)人員握手,并參觀這里的機房和安全設(shè)備。
得到滿意的答案之后,這才重新返回控制中心的參觀區(qū)。等待一切準(zhǔn)備就緒之后,指揮室的軟件全部閃爍綠燈。標(biāo)志著一切設(shè)備運行正常,可以進行開機測試實驗。表面上一個個燈光閃爍非常簡單,但實際上這個實驗室的用電量大的嚇人,所以本次實驗也是放在晚上進行。
隨著尼古拉按下啟動按鈕,tok-2010裝置緩緩進入了工作狀態(tài)。巨大的嗡鳴聲從核心建筑內(nèi)傳來,緊接著,控制室的大屏幕上開始顯示各種參數(shù)的變化曲線。一開始,等離子體被緩慢加熱至幾百萬攝氏度,隨后逐漸升高到目標(biāo)值——2000萬至1億攝氏度,內(nèi)部的核聚變反應(yīng)也隨之達到最高峰值。
與此同時,磁場強度和中心密度也在逐步增加,直至達到預(yù)定范圍。整個裝置先是在2000萬攝氏度平穩(wěn)運行2分鐘,然后是5000萬攝氏度平穩(wěn)運行1分鐘,接著上升到8000萬攝氏度平穩(wěn)運行50秒,最后來到測試的極限上升到11億攝氏度,不過只維持了30秒。
接著數(shù)據(jù)就開始慢慢回落,等待溫度回到500萬攝氏度的時候可以維持10分鐘的平穩(wěn)運行。整個實驗過程持續(xù)了約30分鐘,期間沒有任何異?,F(xiàn)象發(fā)生。
當(dāng)?shù)入x子體約束核聚變最終穩(wěn)定運行時,全場爆發(fā)出雷鳴般的掌聲。這一刻,不僅是對科學(xué)家團隊多年努力的肯定,更標(biāo)志著俄國在核聚變領(lǐng)域邁出了重要的一步。
然而,對于這些科學(xué)家來說,真正的考驗才剛剛開始。按照尼古拉的要求,實驗室必須在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)放電脈沖長度大于100倍能量約束時間、電子溫度超過1億攝氏度的高約束穩(wěn)態(tài)運行,并且穩(wěn)定運行時間突破200秒甚至1000秒的突破。
這樣的目標(biāo)對于現(xiàn)有的技術(shù)條件來說無疑是極具挑戰(zhàn)性的。不過尼古拉也強調(diào),對于外行指揮內(nèi)行確實有些僭越,但進取之心是需要保持的。不能因為一點點成果就躺在功勞簿上。
當(dāng)然嘴上這么說,對于年輕科學(xué)家團隊來說沒有那么多誘惑力,每平穩(wěn)運行增加一秒鐘,都會得到20萬美元的獎勵。此言一出,頓時引起現(xiàn)場年輕大學(xué)生的歡呼聲。
不過這些科學(xué)家明白,這個錢可不是那么好拿的。如果要達成尼古拉設(shè)定的目標(biāo),仍需克服諸多困難。首要問題是能量損失的控制。在如此高的溫度下,等離子體容易因湍流效應(yīng)而失去穩(wěn)定性,導(dǎo)致能量迅速耗散。因此,如何優(yōu)化磁場配置、減少湍流影響成為研究的重點方向之一。
此外,長時間運行還會帶來材料耐受性的考驗。即使是最先進的鎢合金涂層,也可能在極端條件下出現(xiàn)侵蝕或剝落現(xiàn)象。為此,科學(xué)家們正在探索新型耐高溫材料的應(yīng)用可能性。
另一個不可忽視的因素是經(jīng)濟成本。雖然尼古拉投入追加的5億美元還未用完,但高昂的研發(fā)費用依然是一個無底洞。尤其是在面對國際競爭壓力的情況下,如何以有限的資源取得突破性進展,是對整個團隊智慧和毅力的巨大挑戰(zhàn)。
站在托卡馬克實驗室的觀景臺上,尼古拉凝視著遠方的地平線,仿佛看到了未來的曙光。他深知,這次投資不僅僅是對科學(xué)技術(shù)的支持,更是對俄國未來的押注。如果tok-2010能夠如期實現(xiàn)既定目標(biāo),那么俄國將重新確立在全球核聚變領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
(本書內(nèi)容純屬架空歷史,不要過分解讀,如有雷同純屬巧合。)"