大國院士 作品

第三百九十一章:好消息和壞消息


                 棲霞山可控核聚變研究院中,站在實驗室內,徐川看著顯示屏上的圖像和數據。

  而在實驗室的一側,還有著一間隔離實驗間。

  在那裡面,掃描電鏡、金屬原位分析儀、質譜分析儀等設備正在分析著設備中的材料。

  破曉聚變裝置第二次的極限實驗,創造的不僅僅是兩小時的高密度等離子體運行記錄,還有一次氘氚原料聚變點火運行實驗。

  真正的氘氚原料聚變點火運行實驗,帶來的數據與價值,不是氦三與氫氣模擬高密度等離子體流運行能比的。

  後者儘管同樣能在溫度、密度等方面接近前者,但終究是沒法發生聚變現象的。

  而前者,哪怕僅僅只有一毫克的量,卻能做到真正的氘氚聚變釋放能量,釋放中子,提升等離子體的溫度,擾亂等離子體運行等等。

  這些都是氦三與氫氣模擬運行所無法做到的。

  尤其是第一壁材料的中子輻照損傷,這是可控核聚變中繼控制反應堆腔室中的高溫等離子體湍流的下一個世界難題。

  第一壁的材料不僅僅要面對反應堆腔室中上億度的高溫氘氚等離子體,還要面對氘氚原料聚變過程中產生的中子束。

  除此之外,第一壁材料可能甚至還要承擔氚自持的功能。

  dt可控核聚變的兩種原料分別是氘和氚。

  氘元素在地球上的含量巨大,光是海水中就蘊藏了大約40萬億噸的氘,製取也相對簡單很多。

  但相比較氘來說,氚在地球上的存儲量就相當稀少了。

  全球自然資源中的氚存量幾乎少到可以忽略不計了,自然界的存量只有3.5千克左右。

  而目前各國對氚原料的存儲,所有的國家加起來也不超過二十五公斤。

  一方面是氚會自主的發射β射線而衰變,半衰期僅有12.5年的短暫時間。

  另一方面則是製備它一般都只能通過核反應。

  目前在工業上製備氚,主要是利用反應堆的中子,採用鋰-6化合物做靶材,生產氚,然後利用熱擴散法,使氚富集至99%以上再收集保存。

  而中子束不可控,再加上核裂變堆中產生的量也不大,所以產量很低。

  因此在可控核聚變技術中,如何讓氚保持自持循環,同樣是相當關鍵的問題之一。

  或許有人會覺得可以利用粒子加速器來加速中子轟擊鋰材料製造氚原料,但有這種想法的,老實說基本都是高中沒認真學習物理的。

  中子不帶電子,加速器的磁場對它根本就沒任何作用。

  要是磁場能約束中子,可控核聚變反應堆第一壁的材料也不至於那麼難找了。

  好在氘氚聚變過程中會產生大量的中子,如果利用中子來轟擊鋰-6化合物靶材,在理論上是可以維持氚自持的。

  而在上次破曉聚變堆的運行中,徐川就做了這樣的實驗。

  在第一壁上面,他讓人安裝了鋰-6化合物靶材、鎢合金、鉬合金、石墨、碳複合材料、鈹合金等各種材料片。

  其中鋰-6化合物靶材材料是用於測試在氘氚聚變過程中,釋放的中子是否真的能如同理論上一樣轟擊鋰材料產生足夠的氚原料。

  而其他的材料,則是為了尋找最合適的第一壁材料。

  中子輻照可不是鬧著玩的東西。

  就目前而言,它能對大部分的材料,對絕大部分的金屬材料都產生極強的嬗變作用。

  這不僅會破壞材料的結構,還會如同發泡劑一般,將材料變成極為脆弱的泡沫。

  想象一下,一塊和泡沫箱一樣厚的鋼鐵,被你用手輕輕一掰就碎成了渣子是什麼感覺?

  可控核聚變反應堆中的中子輻照就能做到這一點。

  事實上情況也正是如此,儘管上次破曉聚變裝置使用的氘氚原料只有一毫克,但在聚變過程中產生的中子依舊對這些部署在第一壁上的各種測試材料產生了不同程度的損傷。

  不過值得高興的是,鋰-6化合物靶材在實驗過程中的確起到了對應的作用,氘氚聚變產生的中子束撞上它後產生了一些氚元素。