第三百九十一章 好消息和坏消息 （2 / 2）
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顿了顿，他将话题重新引回了实验数据上：“不过赵教授说的也没错，咱们这次的麻烦可不少。”
“无论是氚自持还是各项抗中子辐照样品材料的损伤，都远低于实验前的预料。”
“利用中子轰击锂靶材，的确可以做到生成氚元素。但生成量和我们收集到的量并没有理论上那么多。”
“一方面是腔室中聚变生成的中子束并没有全都作用于锂-6化合物靶材，它携带的能量太高，会直接击穿靶材，导致反应的数量远低于预期。”
“另一方面则是这些中子携带的能级太高，1.2亿度温度下，氘氚聚变释放出来的中子束能级堪比中大型粒子对撞机了，这会对靶材和第一壁都造成极为严重的影响。”
徐川思索了一下，道：“第一个问题倒还好解决，大不了可以将靶材的厚度提升一些。另外可以做成全覆盖式，整体将反应腔室包裹起来，这样一来中子束就不是浪费。”
“至于第二个......就有点麻烦了。”
可控核聚变不是核裂变，核裂变的温度是远比不上核聚变的。
哪怕是大当量的核弹爆炸，中心温度顶天也就百万摄氏度级别。
当年投放在广岛的小男孩，爆炸核心区域的温度只有六千多度。对比之下，这个数值在可控核聚变中简直不值一提。
六千多度，这个数据连破晓聚变装置运行的等离子体温度的零头的零头都不够。
而核弹爆炸的温度都只有这样，那么利用核裂变效应发电的核电站温度就更低了。
因此绝大部分能用在核裂变反应堆上的对抗辐照材料，根本就无法用于可控核聚变反应堆上。
不仅仅是用于氚自持的锂靶材在实验过程中受到了损伤，其他部署于第一壁的实验材料，也同样有损伤。
一旁，赵光贵试探着开口道：“将聚变温度降低一些如何？”
“氘氚聚变的温度在一千两百万度左右就可以发生，一点二亿度，这翻了整整十倍了。”
“虽然降低温度会影响氘氚等离子体的活跃性，进而影响到聚变数量和产生的能量。但牺牲一部分热量和能量换取第一壁材料的稳定并不是不可取的。”
徐川想了想，摇摇头道：“可行性不大。”
“热运动虽然可以使中子发生非弹性碰撞，热运动速度越高，对物质的影响就越大，但聚变堆中的中子束的能级并不单单来源于温度。”
“它的主要来源是氘氚原子核聚变时产生的能量推动，每个氘氚原子核聚变都会产生一个14.1 mev的中子，这部分在高能物理上是注定的，而降低温度只是消减了一部分外力而已。”
赵鸿志点了点头，道：“嗯，从这方面来看，降低温度从而减小中子对第一壁材料的破坏基本不大可能了。”
“而从中子辐照后的材料分析数据来看，钼、钨、石墨烯这些材料在第一阶梯，受中子辐照的影响较小，奥式钢、陶瓷这些在第二阶梯、其他的更差。”
一旁，水木大学的邢学兴教授摇摇头道：“钼不行，这个水木那边之前有做过研究，钼在接受中子辐照的时候会嬗变成放射性元素。至于钼合金的话，就需要更多的尝试了。”
“倒是钨，钨合金可能还有点希望。目前iter和east那边的第一壁材料都采用的钨合金，耐热性能不错，嬗变产物是锇和铼，不存在放射性问题。”
徐川摇了摇头，道：“钨大概也行不通。”
“钨的耐热性和嬗变产物都没什么问题，但是它的物理塑性和热膨胀系数的差异，以及热应力的积累等问题，会导致材料内部产生裂纹。”
“这对于可控核聚变反应堆来说是致命的。”
听到徐川否决钨合金，实验室中又陷入了沉默。
第一壁的材料问题的确很麻烦，麻烦到目前全世界都找不出来一种合适的。
毕竟在可控聚变堆中，第一壁材料受到等离子体中发射出来的高能中子、电磁辐射和高能粒子(氘氚氦和其他杂质)的强烈作用。
一个商用的托卡马克反应堆，理论上来说，一般中子壁负荷至少要达到5mw/m2以上。
中子壁负荷是一个与聚变堆的功率密度有关的设计指标，数值上等于单位面积的第一壁材料上的聚变中子源强度与中子能量的乘积。
而绝大部分的耐热材料，在面对这些极端严苛的属性挑战时，根本就达不到要求。
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不过话又说回来，这个问题真要那么容易解决，也不至于留到现在了。
毕竟可控核聚变是全世界有能力搞都会搞的东西，里面的各种技术难题，材料问题肯定都讨论过无数次了。
盯着电脑显示屏上的数据，徐川沉思了一会后开口道：“我觉得，第一壁的材料选择，或许我们要改变一下思路。”
闻言，实验室中的其他人都看了过来。
赵鸿志问道：“怎么说？”
徐川思忖了一下，组织了一下语言后开口道：“每个d-t聚变都会产生一个14.1 mev的中子。由于中子不带电，无法用磁场约束，会直接轰击到第一壁材料上产生损伤。”
“14.1 mev是个很大很大的能量，要知道材料中束缚原子的都是各种化学键，其键能大约在1~10 ev之间。”
“也就是说，一个14.1 mev的中子所携带的能量，足以破坏上百万个普通的化学键，这无疑会对材料造成难以恢复的损伤。”
“而在聚变堆里，高能中子就像一颗颗射向材料的子弹，不断的撞击金属原子，打断其周围的化学键，迫使原子离开原来的位置，从而破坏规整的原子排布。”
“如果是单纯的要抵抗中子的话，或许使用铍金、石墨、石墨和铀238这些材料制成的结构能做到，核裂变堆里面不就是利用这些材料做中子反射的么。”
“但放到可控核聚变反应堆里面，就不行了。”
“原因很简单，因为我们需要中子来做氚自持，否则目前存储的氚原料根本就无法支撑可控核聚变的商业化使用。”
“所以我个人觉得，与其在金属材料中寻找一种抵抗材料，还不如将目光放在其他材料上试试？”
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