第254章 輻射電能轉換

將ATLCE探測器的原始實驗數據交給陳正平去處理后，徐川馬不停蹄的趕回了魔都。

核能項目第二階段的半導體材料研發已經到了關鍵節點，他得回去主持大局，加快速度做出來。

畢竟現在已經到了農歷十二月中旬，再有幾天的時間就過小年了。

等過完小年，實驗室也差不多就該放年假了。

魔都，科學院原子核研究所中，徐川帶著白色的聚酯手套，操控著眼前的離子注入機將設備中的金屬離子材料的送入了ALD氣相沉積儀中。

這是制造半導體材料中很關鍵的一步，為半導體基底注入雜質。

當然，這個雜質并非我們傳統概念中的雜質，它有些類似于我們手機中使用的半導體硅基芯片。

眾所周知，半導體是指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。

它的導電性可控，容易受到微量雜質和外界條件的影響而發生變化。

往里面摻雜磷、砷、鎵等不同電阻的材料可以讓其形成NP極，作為控制電荷開關的門。

這是半導體材料的核心基礎。

其中非常著名，我們日常生活中也容易接觸到光伏發電也是建立在這一基礎上的。

不過它利用的是其中另一部分——半導體特有的‘光生伏特效應’。

光伏發電是通過光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象。

首先是將光伏發電板將光子（光波）轉化為電子、將光能量轉化為電能量，然后讓其形成電壓。

有了電壓，就像是在河流上筑高了大壩，如果兩者之間連通，就會形成電流的回路。

這是光伏發電的核心原理，也是核能β輻射能聚集轉換電能機制的原理之一。

不過傳統的光伏發電技術有個很大的缺點，那就是一般的太陽能電池光譜響應的波長范圍基本都在320-1100nm之間。

也就是處于這個波長的光波才能被太陽能發電板利用，波長小于或者超出光波它是無法利用的。

這一點注定了普通的太陽能發電板的效率無法得到質的飛躍，也無法對核廢料散發的輻射進行處理。

因為核廢料散發的輻射，除了γ射線屬于電磁波外，α、β、中子流都不是電磁波。

而且就算是γ射線，其波長短于0.1埃（1埃=10的負10次方米），根本無法被傳統的光伏發電板利用。

要對這些輻射進行利用，幾乎需要徹底改變傳統光伏發電板的結構。

上輩子為了解決這個問題，徐川可謂是想破了腦袋，請教了無數的物理專家和材料專家都沒有得到答案。

而最終給他啟發的，來自于一個他想都沒有想過的領域--‘生物’。

他的靈感來源于一種被稱為‘紅珠鳳蝶’的蝴蝶。

這種蝴蝶聽起來像是紅色的蝴蝶，但實際上它全身大部分都是黑色的，只有腹部、顏面、胸側等地方有著一些紅色容貌，廣泛分布于東亞地區。

而在這種蝴蝶身上，生物科學家發現了一種很奇特的現象。

它的翅膀上隨機分布著尺寸、形狀都不規則的晶格結構。

正是這種晶格結構。能夠在寒冷的季節中幫助蝴蝶吸收更多的陽光，并調節保存體溫，不至于在寒冷的冬天被凍死。

其實從生物上獲得科研靈感，這并不是一件什么稀奇的事情。

很多科技其實都來源于各種生物。

仿生機器人、魚鰭泳衣、冷光燈、雷達等各種很常見的東西其實都是依據各種生物設計的。

而徐川從這種晶格結構上，找到了吸收非電磁波輻射的輻射能并將其轉變成電能的方法。

其原理在于與一種名為‘結構隙帶’的東西。

通過納米技術手段，將利用原子循環技術構建的半導體加工成一種具有特殊納米間隙的材料。

而具有這種特殊間隙的材料，能夠吸收利用輻射能，再結合半導體材料的特性，可以進一步將其轉變成電能。

這就是核能β輻射能聚集轉換電能機制技術中和‘原子循環’同等重要的另一個項技術：‘輻射隙帶’

在實驗室中等待了差不多六個多小時的時間，第一片用于氣相沉積加工處理的半導體材料終于完成的間隙填充與薄膜階梯覆蓋。

漫長的等待時間過去，徐川重新帶上了手套口罩護目鏡等防護設備，打開氣相沉積爐將里面完成加工的材料取了出來。

第一批加工好的材料并不算大，邊長只有30*30cm，不過作為實驗體，它已經足夠了。

值得一提的是，盡管它的面積不大，但厚度卻比一般需要使用氣相沉積設備加工的材料厚多了，足足有近兩厘米厚。

畢竟是用于處理核廢料上的，如果太薄，它沒法完全吸收掉核廢料散發的輻射。

事實上，這已經不是他第一次做出這種半導體材料了。

在之前的時間中，他已經相應的做出了三分完全不同的新半導體材料，只是測試結果都不盡人意。

當然，這是他故意的，畢竟一次就做成功，這有點太不可思議了。

而三份材料失敗的材料，從測試和理論上都給了他足夠的調整數據，再完成材料的研發，就合情合理多了。

盡管相對比其他實驗室研究所的材料研發過程來說，這依舊簡潔多了。

要知道很多實驗室或研究所研發一份新材料可能要失敗幾十，幾百甚至幾千次才能做出來。

“王遠，取一部分材料，先去做一個全面的常規檢測。”

實驗室中，徐川先目測觀察了一下手中合成出來的材料后，對著身邊的研究員開口道。

這名叫王遠的研究員，就是之前克雷研究所打電話時遇到的那個青年。

雖然有些喜歡八卦，不過做事相當細心，也很有天賦，再加上年齡不大，他就親自帶在了身邊，讓對方幫忙打打下手。

對于一名普通的研究員來說，跟著一名諾獎得主打雜，那叫做打雜嗎？

“好的教授。”

王遠沉穩的從徐川手中的接過的材料，切割了一小部分下來，而后迅速的離開了實驗室。

至于徐川自己，則帶著剩下的材料來到了輻射室，親自對這塊材料的實際轉換能力進行測試。

測試的方式并不算復雜，將這份材料制造成類似于太陽能發板一樣的設備，然后利用輻射強度不同的核廢料進行檢測。

從最關鍵的發電能力，到電離輻射對這種半導體材料的破壞，再到轉化效率等方面，看看它能否達到規定的指標。

如果能，就代表這種新材料已經研發成功，如果不能，那就要看看是哪方面有問題，然后再來查漏補缺。

不過對于手中的新材料，徐川信心十足。

這種新半導體材料，是上輩子完全優化后經歷了實際運用驗證的。

在性能和安全性方面完全可靠。

花費了一些時間，在實驗室其他研究員的幫助下，徐川將這份新半導體材料加工成了一個簡陋的設備。

連接在上面的各種檢測設備讓它看起來有些像是以前老式的拖拉機車頭上的發動機。

盡管它看起來有些丑陋，但可是名副其實的最頂尖，最前沿的科技。

整套設備的核心由半導體輻射電能轉化材料+此前研發的防護材料組成，前者完成輻射能對電能的轉換，后者作為安全保護措施防止里面的設備出現意外后核輻射泄露出來。

至于連接在上面的各種檢測設備，后期在完成后都是需要拆除的。

穿戴著由無鉛納米復合重構防護材料制成的防護衣，一名實驗室的工作人員隔著一面鉛玻璃利用設備將一份帶著濃重核輻射的核廢料送入了全封閉的里間實驗室中。

在核廢料從封閉的鉛箱中取出來的一瞬間，安置在全封閉實驗室中的各種輻射探測器尖叫蜂鳴了起來，各式各樣的警報聲不斷響起。

而在實驗室的另一個觀測室中，徐川和韓錦等眾人正透過監控觀察著整個實驗。

從顯示屏上的輻射計數上可以看出，正在進行實驗的輻射室中，輻射計量已經超過了一千毫希（mSv），且這個數值正受核廢料的影響在不斷拔高。

如果沒有任何的防護，人類進入這種強度的輻射環境中，基本意味著死亡。

這還是經過處理后的核廢料，其輻射強度，輻射量等各方面都經過處理的。如果是核電站中正在燃燒的核燃料棒，其強度比這個恐怖多了。

實驗室中的輻射并沒有持續累計增高下去，在核廢料安置進專用的設備中全封閉起來后，探測器上的警報開始降低，核輻射形成的輻射計量也開始因為實驗室中其他設備的吸收逐漸削弱。

不過對于核輻射來說，這種削弱是有限的。

當吸收材料飽和后，吸收材料就會在一定程度上變成新的輻射源，源源不斷的釋放輻射污染，直到數百數千年后攜帶核輻射散盡。

這也是為什么切爾諾貝利核電站發生事故后，即便是當時的紅蘇處理掉了清洗了2100萬平方米“臟土”，至今烏克蘭都依舊有很大的一片區域仍因污染太重而不宜居住，且要過好多年后才能安全耕種的原因。

核廢料放射出來的污染，需要的衰變時間太長了。

不過這原本的缺陷，對于如今的徐川來說，是一個巨大優勢。

輻射時間長，意味著它的發電持續時間也長，可以說沒有任何燃料能比核廢料‘燃燒’更長的時間了。

如果能將其制造成普通的電池大小，可能未來的手機電腦什么的，都不需要再充電了。

只是目前來說，這個想法還只是一個幻想，因為安全問題，不可能做到那么小。

除非核輻射的防護隔離材料能更進一步的性能升級。

隨著存放核廢料的轉換器封閉起來，部署在外部的探測器也開始傳遞回來各種數據。

觀測室中，一名負責觀測數據的研究員緊緊地盯著目前的顯示屏，當上面的數據開始跳動時，他臉上的神情也跟跳動了起來。

“檢測到電流產生！”

當確定顯示屏上的數據是真實存在的后，這名研究員一把推開了身下的椅子，猛的站了起來大聲的匯報，聲音帶著顫抖和激動。

聞言，站在觀測室中的所有人心頭一震，原本正站在徐川身邊的彭鴻禧院士更是邁著一雙腿迅速的跑了過去。

這位老人這些天恰巧在魔都這邊開會，臨時起意過來看看這邊的情況，正好趕上了這次的測試實驗，就好奇的跟著一起過來了。

推開原本的觀察員，他用渾濁的目光死死的盯著計算機屏幕上那不斷跳動并且在穩定增強電流數據。

“4.7C，真，真的做到了！”

望著屏幕上的跳動著的數據，彭鴻禧再也壓抑不住心中的震撼。

其實將輻射能轉變成電能這種事情并非做不到，無論是利用金屬材料產生勢能差，亦或者利用多層碳納米管與黃金和氫化鋰材料吸收輻射能都可以做到。

但上述的這些方法，在轉變效率方面都很低。

比如利用金屬材料產生的勢能差轉變成的電能甚至還不到幾毫安，這種強度的電流，僅僅能觸動一下靈敏的探測器罷了，根本就做不到用于發電。

而今天的測試，仿若憑空降下的奇跡一般。

暫且不說其他的問題，光是在輻射電能轉化率這方面，從目前的數據來換算，已經堪比傳統的太陽能發電板了。

傳統的太陽能發電板效率較高的單晶硅太陽能光伏轉化效率也只不過是20%左右，

而從目前輸出的電流來計算，那臺安置在封閉實驗室中的‘輻射電能轉換設備’對內部輻射能的轉化率已經達到了15%左右，且這個數值還在隨著時間的推移進一步提升。

百分之十五的轉化率，這意味著在輻射電能轉化方面，它已經沒有任何問題，完全能夠將轉換的電能接出來使用。

只要設備中關鍵材料-那種新型半導體能在核廢料面前堅持的久一些，能夠達到商用標準，那么這種方法就完全能夠推廣開來，那么從今天起，核廢料將不再是難以處理的廢料，它變成了能用于發電的寶貝。

(本章完)