饿了就吃面包喝牛奶,困了就趴在桌子上眯一会儿。
连续测量了三天三夜,他们终于得到了完整的磁场分布数据。
发现卡流管两端的磁场强度比中间低了15%,这正是导致离子偏转精度不足的关键原因。
劳伦斯根据陈默的数据,重新设计了磁铁的线圈绕组,增加了两端的线圈匝数,还调整了线圈的排列方式。
同时,李铁山对卡流管的电极进行了优化,将内壁打磨得更加光滑,减少了离子与电极的碰撞。
苏婉则调整了六氟化铀的流速和压力,让离子束更加稳定。
再次实验时,示波器上出现了两条清晰的分离曲线。
铀235和铀238的离子轨迹终于完全分开了!
实验室里爆发出热烈的欢呼声,劳伦斯激动地抱住陈默:
“陈,你真是个天才!没有你,我们至少还要走半年的弯路!”
接下来的几个月,卡流管的研制进入了快速迭代阶段。
1939 年10月,第一台原型机研制成功,外形酷似一个巨大的字母 “C”,开口处连接着六氟化铀进气管道,底部装有同位素收集器。
第一次分离实验持续了六个小时,最终收集到了3微克的浓缩铀235,丰度达到了1.2%。
虽然远低于武器级要求(至少85%),但这证明了电磁分离法的可行性。
整个1939年的夏天,实验室的研究人员都在不断改良卡流管。
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陈默带领学员们优化了磁场控制系统,采用了更精密的电位器和电流表,让磁场强度的误差控制在0.1%以内。
李铁山将电极材料换成了纯度更高的无氧红铜,还增加了冷却系统,避免电极因发热变形。
苏婉则改进了六氟化铀的纯化工艺,减少了杂质对分离效果的影响。
这些改进大多来自于中国学员的努力,他们不仅吸收了劳伦斯团队的先进技术,还结合自己的专业知识提出了很多创新想法,让卡流管的性能不断提升。
到了 1939年11月,卡流管的分离效率已经提升了十倍。
在一次连续九小时的实验中,成功分离出了18微克的浓缩铀235,丰度达到了8.5%。
虽然样品重量只有一粒沙子的千分之一,但它所含的可裂变同位素浓度却是天然铀的三十四倍!
这个结果让所有人都兴奋不已,劳伦斯在日记中写道:“这是核物理领域的重大突破,我们找到了通往核时代的捷径。”
为了进一步提高提炼效率,劳伦斯决定定制四千五百吨磁铁,用来提供更强、更稳定的磁场。
在卡流管研制的同时,沈前进还在全力搜集各类实验仪器。
核物理测量设备是关键,比如测铀丰度的质谱仪、监测中子通量的计数器、保障临界安全的探测器。
这些仪器在1939年的灯塔国大多是公开销售的商品。
沈前进通过各种渠道,从通用电气、杜邦公司等企业采购了一批标准型号的仪器。
随着卡流管技术的成熟,沈前进开始为“祝融计划”做最后的准备。
他很清楚,制造原子弹需要三个核心要素:高纯度铀235、可靠的引爆装置、稳定的核物理实验数据。
现在,卡流管已经能稳定分离出丰度8.5%的浓缩铀,再经过多次分离,就能得到武器级高浓铀。
引爆装置相对简单,根据地的兵工厂已经能制造出高精度的炸药驱动装置。