“思路有,但材料性能達不到。”
陸毅搖了搖頭,接著道:“氘氚聚變,一個氚核和一個氘核聚變產生一個氦核外加一個蘊含14MeV能量的高能中子,并釋放出17.6MeV的能量。
氘氚聚變釋放的中子能量太高了,強烈的中子輻照會引起內壁材料脫落乃至崩碎,卷入等離子體中引發重大安全事故。
除了材料變性變脆,高能中子還會如同吹氣球般在材料中撞出一個個空泡,這些空泡會對中子和鋰反應產生的氚形成聚集滯留問題,影響到氚的循環回收。
要想解決這些問題,第一內壁的材料就要進行突破,提高材料的抗中子輻照,減少空泡的產生,嬗變產物也要非放射性產物。
另外因為內壁材料是直面高溫等離子體,這對內壁材料的耐熱性能,熱應力,散熱性能等又有了很高的要求。
如果耐熱不好,內壁材料首先就不能承受離散等離子體輻照引起的高溫,如果熱應力不好,溫度一升高材料就會變性。
如果不能及時散熱穩定溫度,一則能量積累會引起材料變性,二則增殖包層的鋰沸點溫度只有1340攝氏度,高溫會直接引起鋰金屬發生汽化。
這些苛刻的材料性能要求,就是仿星器目前的難題,世界上還沒有任何一種材料能滿足這些性能指標。”
陸毅講解的很仔細,語句通暢清晰的把目前仿星器遇到的問題說了出來,在場的人聽的也很認真。
原本對這些技術細節問題不是太懂的能源局大佬和那位老人,此時心里面對仿星器當前的難題也有了一個相對清晰的概念。
“第一內壁的材料問題困擾了我們,當然也困擾了馬普實驗室。”
陸毅把屏幕上的示意圖放大,說道:“他們這次是采用一個取巧的辦法解決了這個問題,,把陶瓷材料加工制作成活動鏈網結構,然后在仿星器上面開一個口伸進去。
它就如同一張織布,螺旋環繞等離子體運行軌道的外徑,承受等離子體輻照能量繞一圈再出來。
原本在螺旋石7-X仿星器中,他們使用的是一個2毫米陶瓷夾層。
但這次示范堆所有一切都是重新設計制造,可以事先預留更多空間,所以他們這次采用了兩層2毫米陶瓷夾層。
無機非金屬的陶瓷材料的中子穿透性很好,這使得它們不會阻擋中子,從而影響氚的循環回收。
另外陶瓷材料導熱性能差的特性,這原本是陶瓷材料被作為第一內壁材料淘汰掉的因素,但現在卻成為它的優點,可以吸收承受更多的熱量聚集在它內部,把更多的熱量運輸出外面。
通過這一份示意圖的設計數據我們大概計算了,經過前面兩層陶瓷活動夾層的阻擋和熱量帶走,可以使第一內壁的工作溫度下降到500到600攝氏度之間。”
“500到600攝氏度?”
在場的王院士和張教授等幾位核聚變專家都不由驚呼出聲,他們明白這個溫度意味了什么。