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重回高考前我在科学圈火爆了 第158节(3 / 4)

置,都是不够的。

“是的,太阳有太阳风和热辐射,可控的核聚变装置,会释放热辐射和高温粒子风。核聚变反应跟核裂变反应的最大区别是,核聚变反应必须在高温高压下才能完成,而核裂变反应不需要那么高的温度,甚至在很低的温度下也可以进行,所以传统核电站的设备性能和核聚变反应堆还是不一样的。

第一壁,是需要直接面对核反应堆热辐射和高温粒子风的设备内壁,第一壁面对的热辐射可不是简简单单的红外线,而是以x射线为主的高能射线,这些射线是很容易破坏化学键的,从而破坏固体材料的结构,造成第一壁受损。

这是咱们研发第一壁材料要考虑的难关之一,第二,就是吴总说得,中子冲击,人造核聚变设备,不管磁性多么强,也都会有一些等离子体会跑到磁约束范围之外来。这些粒子流一旦撞上第一壁就会对第一壁产生一定的腐蚀,

且核聚变反应将使用氘氚核聚变,氘氚反应会产生中子,这些中子是不受磁场控制的,可以随意地撞击第一壁。中子撞击第一壁,有一定机会跟第一壁的原子发生核反应,这样的核反应会把一种原子变成另外一种原子,随着原子的核反应,

第一壁的内部就会受到破坏,原来设计好的结构参数就会逐渐不再适合设计要求了。甚至有可能在内部形成气泡或者裂缝,进一步破坏材料的结构。同样会造成第一壁受损!”

第407章

蓬勃

“此外,就像烧煤会有煤灰产生一样,氦气燃烧的时候,会有氦灰。基于这一切的前提,我们需要第一壁材料能够耐得住上亿摄氏度的高温侵袭,要能承受中子冲击,最后还要有回收氦灰的功能或者设计装置!”

这些条件一一摆出来,瞬间就让会议室内的团队成员,深深了解了可控核聚变的为什么这么难以攻克,光是第一壁的材料,如今列举出来的难关,就让他们一阵牙疼头疼,让他们自己去研发的话,真的有些压力喜马拉雅山一般。

总之,核聚变反应设备的第一壁无时无刻不受到核反应堆的腐蚀和危害。如果第一壁材料不合格,能维持几秒就不错了。因此,一入可控核聚变深似海,真正研发就会知道制造核聚变反应堆的第一壁材料有多困难了。

太阳持续不断聚变反应了几十亿年,世界可控核聚变却是依然裹足不前,在以秒来做单位徘徊,目前刚刚突破120秒,迟迟没有大的突破,最大的困难点儿之一,就是第一壁材料受限。

还好,他们不是只凭他们这点儿能力,妄图挑战这个世界巅峰难题,他们有已经站在世界巅峰的吴总,为他们把关引路加托底,他们只是在抛砖引玉。

“目前可见材料中,纯金属材料应该首先会想到钨!目前已知材料中,钨的耐热性能基本是最好的,在反应炉等离子体的轰击下,我们常见的不锈钢在瞬间就会变成铁水,甚至被气化掉!”因此,在地球上的所有材料中,只有钨耐高温性最好,熔点为3410c。

“可以考虑钨合金,直接用纯钨材料,恐怕是不行,钨也有一个非常大的弱点,就是太脆了、延展性差。这就极大限制了它的应用。”陶然摊摊手,若是真那么容易解决,纯钨材料,就不会被轻易地说舍去,

提到钨板,世界范围内,已经早有人尝试过,用纯钨板来做聚变反应等离子体反应,只是,饶是钨的熔点极高,耐热表现也很优秀,但是,依然无法在上亿的高温下,

二则,用钨来做第一壁材料,虽然比其他材料来说,耐热方面,勉强能坚持多几秒,但是面对辐射和粒子撞击,还是会有很大的损伤。

尤其是最外层的钨有可能被撞击出去,形成钨离子。这些钨离子有一定机会进入到反应堆的等离子体流中。这些钨离子对于等离子体束来说是剧毒的,稍微多一些就有可能造成等离子体束破裂,产生安全事故。

为什么这么严重呢,这里可以打一个比方。

在两车道的高速公路上,如果不限制大车行走的车道,大车可以随意行走,而小车又不能减速避让,会发生什么情况呢?肯定是非常严重的交通事故。

钨离子在等离子流里面,就是载重特别大的大货车,速度慢,重量还大,别的离子遇到它们,就会被撞飞。撞飞的等离子体会跑出主车道,撞向第一壁。

而且,一旦像钨一样的重离子稍微多一些,就有可能造成严重的等离子体车祸,造成等离子体束破裂,从而把热量瞬间传递给第一壁,造成烧毁甚至爆炸的事故。

所以,在使用钨为基底研发新合金材料,这些都是要克服的版块。

“除了钨,我们也可以考虑下碳,从耐受热环境来说,自然是熔点越高的物质越好。自然界中最耐热的物质当属碳了,只要没有氧气,碳材料可以耐受3500多摄氏度的高温,比钨的耐受温度还要高一百多摄氏度,同时一些碳材料的导热性能也很不错,有利于表面热量的导出。

所以一些核聚变装置会选择用碳材料来制作第一壁。但是碳也有一个很大的缺点,那就是吸

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