194X年1月5日,罗布泊核工业城的地下实验室里,气氛凝重如铅。汉斯(德国工程师)盯着离心机阵列的显示屏,额头上的皱纹拧成了疙瘩——经过72小时连续运行,第一批铀浓缩样品的丰度定格在0.32%,距离武器级的90%相差十万八千里。
“问题出在矿石杂质上。”钱学斌用镊子夹起一块黑色铀矿,放在显微镜下,“罗布泊的铀矿伴生大量钍、稀土元素,这些杂质会堵塞离心机管道,降低分离效率。”
汉斯敲了敲离心机的不锈钢外壳:“气体扩散法理论上是可行的,但沙漠的高温让轴承膨胀变形,转速根本提不上去——现在只有3万转/分钟,离10万转的设计目标差远了!”
实验室的门被推开,老工人王大爷抱着一筐矿石走了进来,筐底垫着厚厚的棉絮:“钱工,俺们矿工筛了一晚上,挑出这些‘干净石头’,含铀量能到0.5%。”他抓起一块矿石,粗糙的手指摩挲着表面的纹路,“当年在枣庄挖煤,再硬的煤层俺们也能用手刨出煤块——这‘核粮’,俺们也想帮把手。”
王大爷带领的50名矿工,全是参加过抗日战争的老工人。他们没有精密仪器,仅凭“看、摸、听”判断矿石品质:
看颜色:沥青铀矿呈深褐色,伴生的方解石则是灰白色,混在一起时像“撒了盐的巧克力”;
摸质地:铀矿硬度高(莫氏硬度6-7),用指甲划不动,而杂质矿石较软;
听声音:将矿石互相敲击,清脆声是纯铀矿,沉闷声则含杂质。
“这块不行!”矿工老张(王大爷的老搭档)吐掉嘴里的沙子,把一块灰黑色矿石扔进废料堆,“听这声儿,里面掺了玄武岩,离心机一转就得堵!”
王大爷蹲在地上,用放大镜观察矿石断面:“你看这结晶纹,像不像松针?纯铀矿的结晶都是放射状的——当年在井下,俺靠这个躲过好几次塌方。”
一周后,矿工们手工筛选出的“精矿”堆成了小山,经检测含铀量提升至0.51%,杂质减少了60%。汉斯看着检测报告,摘下眼镜擦了擦:“这些老工人的经验,比我们的光谱分析仪还准!”
尽管有了精矿,离心机轴承的变形问题依然棘手。罗布泊夏季地表温度70℃,地下实验室虽有降温系统,但离心机高速运转时产生的热量(每分钟10万转的摩擦热)让轴承温度飙升至120℃——远超不锈钢的耐受极限(80℃)。
“轴承膨胀了0.3毫米,导致转子偏心!”技术员小李指着监测仪上的波形图,“现在离心机的振动幅度超标5倍,再转下去就要散架了!”
钱学斌尝试用“液氮冷却系统”(从“羲和一号”聚变堆移植),但沙漠的干燥空气让液氮挥发太快,冷却效率不足;汉斯建议改用陶瓷轴承,可太原钢铁厂根本没有耐高温陶瓷的生产设备。
“难道要停工等三个月?”赵刚急得在实验室里来回踱步,“前线日军还在负隅顽抗,每一天的延误都可能多死一个同胞!”
正当众人一筹莫展时,小林一郎抱着一块锈迹斑斑的钢板走了进来:“试试这个。”
这块钢板是从日军遗留的“九七式中型坦克”装甲上切割下来的,表面布满弹痕。小林一郎用砂轮机打磨掉锈迹,露出银白色的金属光泽:“这是‘镍铬钼特种钢’,日军在东北的鞍山制钢厂秘密冶炼的,耐高温、抗变形,硬度是普通钢的2倍——当年他们的坦克装甲能扛住‘汉阳造’的子弹,靠的就是这个。”
汉斯接过钢板,用硬度计检测:“洛氏硬度HRC55,确实远超不锈钢(HRC25)!”他立刻设计“特种钢轴承套”:将钢板冲压成环状,内嵌磁流体轴承,外层用“光棱坦克”的散热鳍片包裹。
“散热鳍片能增加表面积,把热量导到冷却液里。”小林一郎指着图纸,“我在广岛大学的实验室见过类似的设计,用于高速离心机。
太原钢铁厂的车间里,焊花四溅。50名技术员分成三班,24小时不间断加工特种钢轴承套。王大爷也带着矿工赶来帮忙,用“手工锉刀”打磨轴承套的内径:“机床加工的精度不够,俺们用手锉,保证误差小于0.01毫米!”
1月15日凌晨,第一台改造后的离心机启动。随着转速逐渐提升,监测仪上的波形图从杂乱变得平稳——3万转、5万转、8万转……最终稳定在10.2万转/分钟!
“成功了!”汉斯激动地拥抱小林一郎,“特种钢轴承套的膨胀系数只有不锈钢的1/3,加上散热鳍片,温度控制在75℃——完美!”
离心机阵列的轰鸣声响彻车间,淡绿色的铀浓缩气体在管道中缓缓流动。3天后,第一批武器级铀-235样品诞生——丰度91.3%,杂质低于0.001%。
庆功会上,林烽亲手给王大爷戴上“核工业功勋奖章”。老人抚摸着奖章,粗糙的手掌微微颤抖:“俺没读过书,不懂啥叫‘铀浓缩’,就知道这‘核粮’能换太平日子。当年挖煤是为了填肚子,现在挖‘核粮’是为了让子孙后代都能吃饱饭——值!”
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