大国院士 第二百五十四章：辐射电能转换

将ATLCE探测器的原始实验数据交给陈正平去处理后，徐川马不停蹄的赶回了魔都。

核能项目第二阶段的半导体材料研发已经到了关键节点，他得回去主持大局，加快速度做出来。

毕竟现在已经到了农历十二月中旬，再有几天的时间就过小年了。

等过完小年，实验室也差不多就该放年假了。

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魔都，科学院原子核研究所中，徐川带着白色的聚酯手套，操控着眼前的离子注入机将设备中的金属离子材料的送入了ALD气相沉积仪中。

这是制造半导体材料中很关键的一步，为半导体基底注入杂质。

当然，这个杂质并非我们传统概念中的杂质，它有些类似于我们手机中使用的半导体硅基芯片。

众所周知，半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。

它的导电性可控，容易受到微量杂质和外界条件的影响而发生变化。

往里面掺杂磷、砷、镓等不同电阻的材料可以让其形成NP极，作为控制电荷开关的门。

这是半导体材料的核心基础。

其中非常着名，我们日常生活中也容易接触到光伏发电也是建立在这一基础上的。

不过它利用的是其中另一部分--半导体特有的‘光生伏特效应’。

光伏发电是通过光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。

首先是将光伏发电板将光子（光波）转化为电子、将光能量转化为电能量，然后让其形成电压。

有了电压，就像是在河流上筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。

这是光伏发电的核心原理，也是核能β辐射能聚集转换电能机制的原理之一。

不过传统的光伏发电技术有个很大的缺点，那就是一般的太阳能电池光谱响应的波长范围基本都在320-1100nm之间。

也就是处于这个波长的光波才能被太阳能发电板利用，波长小于或者超出光波它是无法利用的。

这一点注定了普通的太阳能发电板的效率无法得到质的飞跃，也无法对核废料散发的辐射进行处理。

因为核废料散发的辐射，除了γ射线属于电磁波外，a、β、中子流都不是电磁波。

而且就算是γ射线，其波长短于0.1埃（1埃=10的负10次方米），根本无法被传统的光伏发电板利用。

要对这些辐射进行利用，几乎需要彻底改变传统光伏发电板的结构。

上辈子为了解决这个问题，徐川可谓是想破了脑袋，请教了无数的物理专家和材料专家都没有得到答桉。

而最终给他启发的，来自于一个他想都没有想过的领域--‘生物’。

他的灵感来源于一种被称为‘红珠凤蝶’的蝴蝶。

这种蝴蝶听起来像是红色的蝴蝶，但实际上它全身大部分都是黑色的，只有腹部、颜面、胸侧等地方有着一些红色容貌，广泛分布于东亚地区。

而在这种蝴蝶身上，生物科学家发现了一种很奇特的现象。

它的翅膀上随机分布着尺寸、形状都不规则的晶格结构。

正是这种晶格结构。能够在寒冷的季节中帮助蝴蝶吸收更多的阳光，并调节保存体温，不至于在寒冷的冬天被冻死。

其实从生物上获得科研灵感，这并不是一件什么稀奇的事情。

很多科技其实都来源于各种生物。

彷生机器人、鱼鳍泳衣、冷光灯、雷达等各种很常见的东西其实都是依据各种生物设计的。

而徐川从这种晶格结构上，找到了吸收非电磁波辐射的辐射能并将其转变成电能的方法。

其原理在于与一种名为‘结构隙带’的东西。

通过纳米技术手段，将利用原子循环技术构建的半导体加工成一种具有特殊纳米间隙的材料。

而具有这种特殊间隙的材料，能够吸收利用辐射能，再结合半导体材料的特性，可以进一步将其转变成电能。

这就是核能β辐射能聚集转换电能机制技术中和‘原子循环’同等重要的另一个项技术：‘辐射隙带’

.....

在实验室中等待了差不多六个多小时的时间，第一片用于气相沉积加工处理的半导体材料终于完成的间隙填充与薄膜阶梯覆盖。

漫长的等待时间过去，徐川重新带上了手套口罩护目镜等防护设备，打开气相沉积炉将里面完成加工的材料取了出来。

第一批加工好的材料并不算大，边长只有30*30cm，不过作为实验体，它已经足够了。

值得一提的是，尽管它的面积不大，但厚度却比一般需要使用气相沉积设备加工的材料厚多了，足足有近两厘米厚。

毕竟是用于处理核废料上的，如果太薄，它没法完全吸收掉核废料散发的辐射。

事实上，这已经不是他第一次做出这种半导体材料了。

在之前的时间中，他已经相应的做出了三分完全不同的新半导体材料，只是测试结果都不尽人意。

当然，这是他故意的，毕竟一次就做成功，这有点太不可思议了。

而三份材料失败的材料，从测试和理论上都给了他足够的调整数据，再完成材料的研发，就合情合理多了。

尽管相对比其他实验室研究所的材料研发过程来说，这依旧简洁多了。

要知道很多实验室或研究所研发一份新材料可能要失败几十，几百甚至几千次才能做出来。

......

“王远，取一部分材料，先去做一个全面的常规检测。”

实验室中，徐川先目测观察了一下手中合成出来的材料后，对着身边的研究员开口道。

这名叫王远的研究员，就是之前克雷研究所打电话时遇到的那个青年。

虽然有些喜欢八卦，不过做事相当细心，也很有天赋，再加上年龄不大，他就亲自带在了身边，让对方帮忙打打下手。

对于一名普通的研究员来说，跟着一名诺奖得主打杂，那叫做打杂吗？

“好的教授。”

王远沉稳的从徐川手中的接过的材料，切割了一小部分下来，而后迅速的离开了实验室。

至于徐川自己，则带着剩下的材料来到了辐射室，亲自对这块材料的实际转换能力进行测试。

测试的方式并不算复杂，将这份材料制造成类似于太阳能发板一样的设备，然后利用辐射强度不同的核废料进行检测。

从最关键的发电能力，到电离辐射对这种半导体材料的破坏，再到转化效率等方面，看看它能否达到规定的指标。

如果能，就代表这种新材料已经研发成功，如果不能，那就要看看是哪方面有问题，然后再来查漏补缺。

不过对于手中的新材料，徐川信心十足。

这种新半导体材料，是上辈子完全优化后经历了实际运用验证的。

在性能和安全性方面完全可靠。

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花费了一些时间，在实验室其他研究员的帮助下，徐川将这份新半导体材料加工成了一个简陋的设备。

连接在上面的各种检测设备让它看起来有些像是以前老式的拖拉机车头上的发动机。

尽管它看起来有些丑陋，但可是名副其实的最顶尖，最前沿的科技。

整套设备的核心由半导体辐射电能转化材料 此前研发的防护材料组成，前者完成辐射能对电能的转换，后者作为安全保护措施防止里面的设备出现意外后核辐射泄露出来。

至于连接在上面的各种检测设备，后期在完成后都是需要拆除的。

穿戴着由无铅纳米复合重构防护材料制成的防护衣，一名实验室的工作人员隔着一面铅玻璃利用设备将一份带着浓重核辐射的核废料送入了全封闭的里间实验室中。

在核废料从封闭的铅箱中取出来的一瞬间，安置在全封闭实验室中的各种辐射探测器尖叫蜂鸣了起来，各式各样的警报声不断响起。

而在实验室的另一个观测室中，徐川和韩锦等众人正透过监控观察着整个实验。

从显示屏上的辐射计数上可以看出，正在进行实验的辐射室中，辐射计量已经超过了一千毫希（mSv），且这个数值正受核废料的影响在不断拔高。

如果没有任何的防护，人类进入这种强度的辐射环境中，基本意味着死亡。

这还是经过处理后的核废料，其辐射强度，辐射量等各方面都经过处理的。如果是核电站中正在燃烧的核燃料棒，其强度比这个恐怖多了。

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实验室中的辐射并没有持续累计增高下去，在核废料安置进专用的设备中全封闭起来后，探测器上的警报开始降低，核辐射形成的辐射计量也开始因为实验室中其他设备的吸收逐渐削弱。

不过对于核辐射来说，这种削弱是有限的。

当吸收材料饱和后，吸收材料就会在一定程度上变成新的辐射源，源源不断的释放辐射污染，直到数百数千年后携带核辐射散尽。

这也是为什么切尔诺贝利核电站发生事故后，即便是当时的红苏处理掉了清洗了2100万平方米“脏土”，至今乌克兰都依旧有很大的一片区域仍因污染太重而不宜居住，且要过好多年后才能安全耕种的原因。

核废料放射出来的污染，需要的衰变时间太长了。

不过这原本的缺陷，对于如今的徐川来说，是一个巨大优势。

辐射时间长，意味着它的发电持续时间也长，可以说没有任何燃料能比核废料‘燃烧’更长的时间了。

如果能将其制造成普通的电池大小，可能未来的手机电脑什么的，都不需要再充电了。

只是目前来说，这个想法还只是一个幻想，因为安全问题，不可能做到那么小。

除非核辐射的防护隔离材料能更进一步的性能升级。

......

随着存放核废料的转换器封闭起来，部署在外部的探测器也开始传递回来各种数据。

观测室中，一名负责观测数据的研究员紧紧地盯着目前的显示屏，当上面的数据开始跳动时，他脸上的神情也跟跳动了起来。

“检测到电流产生！”

当确定显示屏上的数据是真实存在的后，这名研究员一把推开了身下的椅子，勐的站了起来大声的汇报，声音带着颤抖和激动。

闻言，站在观测室中的所有人心头一震，原本正站在徐川身边的彭鸿禧院士更是迈着一双腿迅速的跑了过去。

这位老人这些天恰巧在魔都这边开会，临时起意过来看看这边的情况，正好赶上了这次的测试实验，就好奇的跟着一起过来了。

推开原本的观察员，他用浑浊的目光死死的盯着计算机屏幕上那不断跳动并且在稳定增强电流数据。

“4.7C，真，真的做到了！”

望着屏幕上的跳动着的数据，彭鸿禧再也压抑不住心中的震撼。

其实将辐射能转变成电能这种事情并非做不到，无论是利用金属材料产生势能差，亦或者利用多层碳纳米管与黄金和氢化锂材料吸收辐射能都可以做到。

但上述的这些方法，在转变效率方面都很低。

比如利用金属材料产生的势能差转变成的电能甚至还不到几毫安，这种强度的电流，仅仅能触动一下灵敏的探测器罢了，根本就做不到用于发电。

而今天的测试，彷若凭空降下的奇迹一般。

暂且不说其他的问题，光是在辐射电能转化率这方面，从目前的数据来换算，已经堪比传统的太阳能发电板了。

传统的太阳能发电板效率较高的单晶硅太阳能光伏转化效率也只不过是20%左右，

而从目前输出的电流来计算，那台安置在封闭实验室中的‘辐射电能转换设备’对内部辐射能的转化率已经达到了15%左右，且这个数值还在随着时间的推移进一步提升。

百分之十五的转化率，这意味着在辐射电能转化方面，它已经没有任何问题，完全能够将转换的电能接出来使用。

只要设备中关键材料-那种新型半导体能在核废料面前坚持的久一些，能够达到商用标准，那么这种方法就完全能够推广开来，那么从今天起，核废料将不再是难以处理的废料，它变成了能用于发电的宝贝。

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