第93章 难题
第93章 难题
马普实验室的核心仿星器示意图？
在场所有人，包括为首的老人都被勾引起兴趣。
“之前王院士说马普实验室对仿星器第一内壁材料有了重大突破，这个结论可以说是，也可以说不是。”
陆毅从张晴手中拿过笔记本电脑，连接上投影仪把屏幕投射出来。
看到投影光幕上面的示意图，在场核聚变的专家都愣了下，这个直达等离子体运转轨道的缺口是什么？
等了会儿，似乎有人看懂了，眼中闪过一丝震惊，这时陆毅又接着说道：“第一次知道这种构造方案，是在马普实验室宣布启动示范堆建设的时候。
那时两位从马普实验室挖过来的工程师跟我们说，马普实验室一直有这个备选方案，后续我让明日集团那边动用西欧的资本关系，经过这段时间的努力最终获取了这一份具体资料。
当然，能这么容易获得这么高机密的资料，或许也跟他们没有把这份资料太过重视的原因有关。
因为这个设计结构就算公开，全世界能实现的国家也没几个，具备实现条件又对仿星器有深入研究的，暂时就只有马普实验室和他们所在的德国。”
“仿星器大概结构想必大家都有所了解，从等离子体运行的轨道从内到外依次划分为，第一内壁、锂增殖包层、冷却层、屏蔽层、真空室、以及最外面的外磁场线圈，其中偏滤器也是工作在第一内壁。
以前仿星器最大的难题，那是等离子体湍流无法预测，导致约束磁场的形状无法等离子体完全契合。
这导致在磁场边缘区域，会有大量温度超过亿摄氏度的等离子体穿透磁场，形成恐怖等离子体辐照作用在第一内壁，引起第一内壁温度快速上升等问题。
后续等离子体湍流模型得到突破，优化控制方案让约束磁场和等离子体得到比较完美的契合，这使等离子体辐照下降了百分之99以上。
当然没做到完美，也做不到完美，毕竟就算太阳不能完美束缚住所有等离子体。
不过等离子体辐照下降了百分之99以上，这也意味这个问题得到解决具备了商业化的标准，那么仿星器还剩下的问题就是中子辐照、氚滞留、氚增殖再循环回收等几个主要难题。
现在可控核聚变采用的都是氘氚聚变，氘可以在海水中提取，地球含量很大。
氚因为半衰期只有12年，自然界中几乎不存在，只能通过中子和锂反应获得，这样的情况使得氚素极其稀少和贵重。
可控核聚变要想商业化，首先面对问题是要满足氚的重复循环使用，通过氚氘聚变产生的中子和锂反应进行氚的回收循环。
要是这个锂中子回收系统无法达到应用标准，那反应堆中的氚元素就会越来越少，最终停止聚变反应。”
“这样的话，陆教授你们对这些问题是不是有解决思路了？”
坐在老人下首的能源局大佬有些好奇地提问。
“思路有，但材料性能达不到。”
陆毅摇了摇头，接着道：“氘氚聚变，一个氚核和一个氘核聚变产生一个氦核外加一个蕴含14MeV能量的高能中子，并释放出17.6MeV的能量。
氘氚聚变释放的中子能量太高了，强烈的中子辐照会引起内壁材料脱落乃至崩碎，卷入等离子体中引发重大安全事故。
除了材料变性变脆，高能中子还会如同吹气球般在材料中撞出一个个空泡，这些空泡会对中子和锂反应产生的氚形成聚集滞留问题，影响到氚的循环回收。
要想解决这些问题，第一内壁的材料就要进行突破，提高材料的抗中子辐照，减少空泡的产生，嬗变产物也要非放射性产物。
另外因为内壁材料是直面高温等离子体，这对内壁材料的耐热性能，热应力，散热性能等又有了很高的要求。
如果耐热不好，内壁材料首先就不能承受离散等离子体辐照引起的高温，如果热应力不好，温度一升高材料就会变性。
如果不能及时散热稳定温度，一则能量积累会引起材料变性，二则增殖包层的锂沸点温度只有1340摄氏度，高温会直接引起锂金属发生汽化。
这些苛刻的材料性能要求，就是仿星器目前的难题，世界上还没有任何一种材料能满足这些性能指标。”
陆毅讲解的很仔细，语句通畅清晰的把目前仿星器遇到的问题说了出来，在场的人听的也很认真。
原本对这些技术细节问题不是太懂的能源局大佬和那位老人，此时心里面对仿星器当前的难题也有了一个相对清晰的概念。
“第一内壁的材料问题困扰了我们，当然也困扰了马普实验室。”
陆毅把屏幕上的示意图放大，说道：“他们这次是采用一个取巧的办法解决了这个问题，，把陶瓷材料加工制作成活动链网结构，然后在仿星器上面开一个口伸进去。
它就如同一张织布，螺旋环绕等离子体运行轨道的外径，承受等离子体辐照能量绕一圈再出来。
原本在螺旋石7-X仿星器中，他们使用的是一个2毫米陶瓷夹层。
但这次示范堆所有一切都是重新设计制造，可以事先预留更多空间，所以他们这次采用了两层2毫米陶瓷夹层。
无机非金属的陶瓷材料的中子穿透性很好，这使得它们不会阻挡中子，从而影响氚的循环回收。
另外陶瓷材料导热性能差的特性，这原本是陶瓷材料被作为第一内壁材料淘汰掉的因素，但现在却成为它的优点，可以吸收承受更多的热量聚集在它内部，把更多的热量运输出外面。
通过这一份示意图的设计数据我们大概计算了，经过前面两层陶瓷活动夹层的阻挡和热量带走，可以使第一内壁的工作温度下降到500到600摄氏度之间。”
“500到600摄氏度？”
在场的王院士和张教授等几位核聚变专家都不由惊呼出声，他们明白这个温度意味了什么。
马普实验室的核心仿星器示意图？
在场所有人，包括为首的老人都被勾引起兴趣。
“之前王院士说马普实验室对仿星器第一内壁材料有了重大突破，这个结论可以说是，也可以说不是。”
陆毅从张晴手中拿过笔记本电脑，连接上投影仪把屏幕投射出来。
看到投影光幕上面的示意图，在场核聚变的专家都愣了下，这个直达等离子体运转轨道的缺口是什么？
等了会儿，似乎有人看懂了，眼中闪过一丝震惊，这时陆毅又接着说道：“第一次知道这种构造方案，是在马普实验室宣布启动示范堆建设的时候。
那时两位从马普实验室挖过来的工程师跟我们说，马普实验室一直有这个备选方案，后续我让明日集团那边动用西欧的资本关系，经过这段时间的努力最终获取了这一份具体资料。
当然，能这么容易获得这么高机密的资料，或许也跟他们没有把这份资料太过重视的原因有关。
因为这个设计结构就算公开，全世界能实现的国家也没几个，具备实现条件又对仿星器有深入研究的，暂时就只有马普实验室和他们所在的德国。”
“仿星器大概结构想必大家都有所了解，从等离子体运行的轨道从内到外依次划分为，第一内壁、锂增殖包层、冷却层、屏蔽层、真空室、以及最外面的外磁场线圈，其中偏滤器也是工作在第一内壁。
以前仿星器最大的难题，那是等离子体湍流无法预测，导致约束磁场的形状无法等离子体完全契合。
这导致在磁场边缘区域，会有大量温度超过亿摄氏度的等离子体穿透磁场，形成恐怖等离子体辐照作用在第一内壁，引起第一内壁温度快速上升等问题。
后续等离子体湍流模型得到突破，优化控制方案让约束磁场和等离子体得到比较完美的契合，这使等离子体辐照下降了百分之99以上。
当然没做到完美，也做不到完美，毕竟就算太阳不能完美束缚住所有等离子体。
不过等离子体辐照下降了百分之99以上，这也意味这个问题得到解决具备了商业化的标准，那么仿星器还剩下的问题就是中子辐照、氚滞留、氚增殖再循环回收等几个主要难题。
现在可控核聚变采用的都是氘氚聚变，氘可以在海水中提取，地球含量很大。
氚因为半衰期只有12年，自然界中几乎不存在，只能通过中子和锂反应获得，这样的情况使得氚素极其稀少和贵重。
可控核聚变要想商业化，首先面对问题是要满足氚的重复循环使用，通过氚氘聚变产生的中子和锂反应进行氚的回收循环。
要是这个锂中子回收系统无法达到应用标准，那反应堆中的氚元素就会越来越少，最终停止聚变反应。”
“这样的话，陆教授你们对这些问题是不是有解决思路了？”
坐在老人下首的能源局大佬有些好奇地提问。
“思路有，但材料性能达不到。”
陆毅摇了摇头，接着道：“氘氚聚变，一个氚核和一个氘核聚变产生一个氦核外加一个蕴含14MeV能量的高能中子，并释放出17.6MeV的能量。
氘氚聚变释放的中子能量太高了，强烈的中子辐照会引起内壁材料脱落乃至崩碎，卷入等离子体中引发重大安全事故。
除了材料变性变脆，高能中子还会如同吹气球般在材料中撞出一个个空泡，这些空泡会对中子和锂反应产生的氚形成聚集滞留问题，影响到氚的循环回收。
要想解决这些问题，第一内壁的材料就要进行突破，提高材料的抗中子辐照，减少空泡的产生，嬗变产物也要非放射性产物。
另外因为内壁材料是直面高温等离子体，这对内壁材料的耐热性能，热应力，散热性能等又有了很高的要求。
如果耐热不好，内壁材料首先就不能承受离散等离子体辐照引起的高温，如果热应力不好，温度一升高材料就会变性。
如果不能及时散热稳定温度，一则能量积累会引起材料变性，二则增殖包层的锂沸点温度只有1340摄氏度，高温会直接引起锂金属发生汽化。
这些苛刻的材料性能要求，就是仿星器目前的难题，世界上还没有任何一种材料能满足这些性能指标。”
陆毅讲解的很仔细，语句通畅清晰的把目前仿星器遇到的问题说了出来，在场的人听的也很认真。
原本对这些技术细节问题不是太懂的能源局大佬和那位老人，此时心里面对仿星器当前的难题也有了一个相对清晰的概念。
“第一内壁的材料问题困扰了我们，当然也困扰了马普实验室。”
陆毅把屏幕上的示意图放大，说道：“他们这次是采用一个取巧的办法解决了这个问题，，把陶瓷材料加工制作成活动链网结构，然后在仿星器上面开一个口伸进去。
它就如同一张织布，螺旋环绕等离子体运行轨道的外径，承受等离子体辐照能量绕一圈再出来。
原本在螺旋石7-X仿星器中，他们使用的是一个2毫米陶瓷夹层。
但这次示范堆所有一切都是重新设计制造，可以事先预留更多空间，所以他们这次采用了两层2毫米陶瓷夹层。
无机非金属的陶瓷材料的中子穿透性很好，这使得它们不会阻挡中子，从而影响氚的循环回收。
另外陶瓷材料导热性能差的特性，这原本是陶瓷材料被作为第一内壁材料淘汰掉的因素，但现在却成为它的优点，可以吸收承受更多的热量聚集在它内部，把更多的热量运输出外面。
通过这一份示意图的设计数据我们大概计算了，经过前面两层陶瓷活动夹层的阻挡和热量带走，可以使第一内壁的工作温度下降到500到600摄氏度之间。”
“500到600摄氏度？”
在场的王院士和张教授等几位核聚变专家都不由惊呼出声，他们明白这个温度意味了什么。