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一個飛船可以承載一個核反應堆嗎?美國海軍最新申請了一系列非常奇怪的專利,證明是可能的。如果實現,將是改變航空航天領域的一大革命性技術。據專利稱,該核聚變反應堆,可以在一個小空間裡釋放出令人難以置信的能量,能小到一個飛船都能裝載。但奇怪的是,獲知此事的不少物理學家認為,這些專利已經超出已知物理學的範疇。由於其引擎形狀看起來很像傳說的“UFO”,甚至有專家猜測,美國海軍莫不是在造類“UFO”?

對於支援申請該專利的原因,美國海軍給出了非常耐人尋味的理由:美國海軍的飛行員在以驚人的速度遭遇一些無法解釋的空中現象。拋開這個沒有根據的說法,這個專利提出的原理真的非常值得研究。

隨著核能技術的成熟,核聚變已成為美軍的戰略能源基礎。這些對穩定聚變反應堆的開發嘗試,利用了強大得令人難以置信的磁場來控制反應堆內部發生的核反應。創造一個穩定的核聚變反應已經夠難了,但卻有實驗室在試圖創造出足夠小的小型反應堆,小到可以裝進集裝箱,甚至可以裝進汽車。

當今核反應堆使用的核能發電形式是核裂變,即鈾和其他放射性物質的不穩定同位素受到粒子的轟擊,使其分裂並釋放能量。另一方面,聚變包括在極端的壓力和溫度下將氫的同位素原子(如氚和氘)結合起來,產生氦的同位素和中子,這個過程會釋放大量的能量。

如果能實現,核聚變將是對核裂變的巨大改進。相比核裂變,核聚變產生的放射性廢物和溫室氣體排放要少得多,也不需要可用於製造武器的濃縮核材料,熔解的風險要低得多,而且可以由更可持續的燃料來源提供動力。核聚變一直被譽為解決人類能源需求的長期方案。

雖然核物理學家和工程師們幾十年來一直在進行核聚變反應堆設計的實驗,但目前來看,要設計出能夠承受數億華氏度高溫和極高壓力的系統,仍然是一個挑戰。世界上大多數“成功的”聚變反應堆目前只能維持等離子體放電幾分鐘甚至幾秒的時間。

更大的挑戰是設計可移動的核聚變反應堆,比如可以裝在集裝箱或輪船裡的反應堆。目前,世界上大多數的實驗核聚變反應堆都有大型建築物那麼大,許多研究的最終目標是開發緊湊的聚變反應堆系統,或稱CFRs,小到足以在船上甚至飛機上工作。

儘管存在這些障礙,美國安全專案等智庫仍認為,21世紀的核聚變反應堆將為世界提供低成本、無碳的能源,並預測美國能夠領導世界最終實現安全穩定的核聚變反應堆。據美國媒體報道,洛克希德·馬丁公司的“臭鼬工廠”正在研製一種高緊湊型聚變反應堆。而中國中科院也曾聲稱在開發聚變反應堆方面取得了重大進展。

作為“臭鼬工廠”的客戶,美國海軍似乎非常努力的推動這個專案,已經為一種全新的緊湊型聚變反應堆提出了一項潛在的革命性專利申請,聲稱可以改進“臭鼬工廠CFR的缺點。從反應堆發明者的身份來看,這肯定會讓科學界感到驚訝。

這一最新設計是神祕莫測的薩爾瓦託·塞扎爾·派斯(Salvatore Cezar Pais)的創意。派斯是美國海軍奇異而有爭議的室溫超導體、高能電磁場發生器和科幻推進技術的發明者。其“等離子體壓縮聚變裝置”專利申請於2018年3月22日,並於2019年9月26日公佈。專利申請書稱:“目前,很少有聚變反應堆/裝置是小而緊湊的封裝(直徑從0.3米到2米不等),這些封裝裝置通常使用了版本各異的等離子磁約束。

而派斯申請專利裡的裝置是由三部分組成:洛克希德馬丁公司(LM)的“臭鼬工廠”緊湊型聚變反應堆(LM- cfr)、EMC2的Polywell聚變理論和普林斯頓場反轉配置(PFRC)裝置。這個裝置的特點是等離子體約束時間短,隨著尺寸的增大,可能會出現等離子體不穩定性,而且它們是否有能力達到損益平衡的熔合條件還值得懷疑,更不用說能夠自我維持的等離子體燃燒引發聚變。

專利申請中稱,該等離子壓縮聚變裝置能夠產生十億瓦(10億瓦)到萬億瓦(1萬億瓦)及以上的功率,而輸入功率只有千瓦(1000瓦)到兆瓦(100萬瓦)的功率。相比之下,美國最大的核電站,亞利桑那州的帕洛維德核電站,發電量約為4000兆瓦(40千兆瓦),而為海軍福特級航母設計的A1B核反應堆,發電量約為700兆瓦。該專利甚至聲稱,該裝置能通過離子體燃燒實現聚變,這是一種不需要外部輸入能量就能自我維持的等離子體燃燒。

大多數聚變反應堆設計採用磁約束來包容聚變反應。這需要超導體的環形線圈產生強大的磁場來限制反應堆的等離子體核心。然而,美國海軍的新型等離子壓縮聚變裝置宣稱,其主要特點是:帶電物質通過在平滑而快速的加速瞬態下,加速振動/或加速自旋的受控運動,以產生極高能量/高強度的電磁場。發明者派斯引用了他之前出版的文獻作為證據,證明這種旋轉、振動的電磁系統可以產生高磁場,從而以穩定的形式包容強大的聚變反應。

該專利描述了這些磁場是如何在空心等離子體室中產生的。其中包括一對或多對錐形或半圓形的“反旋轉動態熔體”,其特徵是一個帶電的外表面,含有向等離子體室注入燃料氣體(如氘或氘-氙)的導管。當這些帶電的熔體旋轉時,在真空室中產生了一種集中的磁能通量和電磁輻射,壓縮和加熱裡面的氣體。藉助於鋯鈦酸鉛(PZT)壓電薄膜,這些熔體在旋轉時可以以很高的頻率振動。

派斯的這個專利,其可操作性、有效性和可行性究竟怎樣,目前還不清楚。但是,美國海軍曾為派斯的一些奇思妙想的設計擔保過,說這些設計是出於保衛國家安全的需要,是具有可操作性的。但派斯曾經一些專利不同的是,這項申請非常順利的通過了美國專利和商標局審查,沒有遭到拒絕,也沒有遭到上訴。

奇怪的是,該專利宣告,該發明將可應用於太空、海洋或陸地環境中。但還特別強調:“該發明可用於任何需要使用能源的應用。”目前,還真的想不到,除了太空、海洋和陸地外,還有什麼地方用得著。截止目前,美國海軍沒有對申請該專利表態,該專利是否合法也可知。也許,美國海軍是在為一些真正的科幻類下一代技術申請專利。

鑑於美國海軍只是陳述了其飛行員頻繁遭遇無法解釋的空中現象,有專家推測,美國海軍可能是在建造某種不可思議的飛船,也許是仿造出飛行員看到的不明飛行物。

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