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，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7x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。
第94章 自信飞扬的女孩
“对，500到600摄氏度，可能等离子破灭发生热冲击瞬间温度会高一点，但这个温度也不会超过1000摄氏度。”
在仿星器内的真空环境中，温度传播主要靠等离子辐照和红外辐射，并不会出现生活中点一个炉子就算被挡在了，还有空气流通做为温度传播介质。
“有了前面两层陶瓷活动夹层的阻挡，示范堆中他们把第一内壁材料换成了碳纤维材料。
碳纳米材料在真空环境下熔点温度高达3000摄氏度，导热性能更是远超所有金属材料，中子穿透性好，抗中子辐照相对其他材料也更优，高能中子辐照造成的损伤凭借自身材料特效能自我修复”
“等等，陆教授。”
王院士听到这里突然打断话，问道：“碳材料做第一内壁早在十年前就尝试过，但因为碳和氢的相容性不好，会反应形成甲烷，没多久这个方案就被淘汰了。”
听到这陆教授的称呼，陆毅笑了笑，说道：“王院士，十年前采用的碳材料是石墨吧，这个确实不行，会和氢包括氢的各类同位素反应生成甲烷。
不过现在这里采用的是碳纳米管或者石墨烯，用碳纤维塑造成型。
碳纳米材料其独特的物理化学性质在工作温度不超过1000摄氏度的情况下，并不会如同石墨那样和氢气发生反应生成甲烷。”
“陆教授，碳纳米材料在这个环境下是不会和氢气发生反应生成甲烷，但碳纳米管或者石墨烯对氢有天然的吸附储存作用。”
另一位对碳纳米材料有所研究的核聚变大咖提出疑问：“如果马普实验室按照这个方案进行，这样从约束磁场离散出来的氚核，亦或者后方锂包层反应循环的氚元素会被碳纳米内壁材料吸附进去，形成更严重的氚滞留问题。”
“这个问题其实很简单，碳纳米材料对氢的吸附不是没有上限的，事先喂饱它就行了。
另外马普实验室为了预防反应堆运行过程中，碳纳米材料内的氢元素被氚替换造成反应堆氚元素的损失，他们在锂包层内除了核聚变锂增殖包层常使用的6li材料，还掺杂了一定比例的锂同位素7li。
中子和6li反应产生氦4和氚，而和7li则是反应产生氦4和氚外加一个中子。
当然相比较6li和中子的反应而言，7li和中子的反应实在太弱了，大几率情况下中子都会10过家门而不入，并不是太适合做核聚变锂增殖包层。
不过在这个方案中，锂增殖包层掺杂了一定比例的7li同位素，就算反应微弱，但能反应一个就是赚一个，正好弥补掉碳纳米内壁材料中氚滞留的部分。”
“中子和锂反应生成的氚和氦都是属于气体形态，利用氚气和氦气在液态锂中溶解度几乎为零的特性，在对锂增殖包层施加一定的力使其流动搅拌。
那么反应生成的氚气和氦气就会因密度原因上浮到锂增殖包层的上面，然后对这些气体进行回收再注入等离子体反应轨道。
最后在锂增殖包层后方包上一层铍氧化物把穿透包层的中子反射回去，隔绝反应堆内的中子放射性，同时也避免中子散逸浪费。
这就是马普实验室核聚变示范堆的整个结构设计和运转原理，整个设计改进很简单，但我们却做不到。”
陆毅的话音落下，在场所有人都有些沉默。
他们听明白了，马普实验室的示范堆建造起来，进行几次试验调整下设备仪器，那就可以说达到了商业化应用的标准。
毕竟仿星器可控核聚变装置的难题不多，没有托克马克的磁面撕裂，磁岛等问题。
解决了氚循环使用的问题，解决了等离子辐照带来的高温以及材料变性问题，解决了中子辐照的问题，那接下来的事情无非就是烧开水。
通过烧开水把核聚变产生的能量转换成电能，在这方面大家都已经有了上百年的经验，小意思。
想要更高大上，能量利用率高一点，那可以把磁流体发电和烧开水结合起来。
聚变释放的能量和产生的高能中子在和锂反应生成氚后剩余的能量，这些能量用来烧开水，核聚变另一个产物，也就是亿摄氏度高温的氦离子则可以用来磁流体发电。
偏偏这样的方案和设计只能看不能吃，那个活动陶瓷夹层螺旋环绕等离子体轨道外径的过程中，活动的稳定性要求很高，要如同丝绸般顺滑，不能有太大摩擦和碰撞。
否则掉下来的物质进入到等离子体中会产生极大的污染，轻则核聚变反应停堆毁坏设备仪器，重则整个反应堆会发生爆炸。
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，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7x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。
第94章 自信飞扬的女孩
“对，500到600摄氏度，可能等离子破灭发生热冲击瞬间温度会高一点，但这个温度也不会超过1000摄氏度。”
在仿星器内的真空环境中，温度传播主要靠等离子辐照和红外辐射，并不会出现生活中点一个炉子就算被挡在了，还有空气流通做为温度传播介质。
“有了前面两层陶瓷活动夹层的阻挡，示范堆中他们把第一内壁材料换成了碳纤维材料。
碳纳米材料在真空环境下熔点温度高达3000摄氏度，导热性能更是远超所有金属材料，中子穿透性好，抗中子辐照相对其他材料也更优，高能中子辐照造成的损伤凭借自身材料特效能自我修复”
“等等，陆教授。”
王院士听到这里突然打断话，问道：“碳材料做第一内壁早在十年前就尝试过，但因为碳和氢的相容性不好，会反应形成甲烷，没多久这个方案就被淘汰了。”
听到这陆教授的称呼，陆毅笑了笑，说道：“王院士，十年前采用的碳材料是石墨吧，这个确实不行，会和氢包括氢的各类同位素反应生成甲烷。
不过现在这里采用的是碳纳米管或者石墨烯，用碳纤维塑造成型。
碳纳米材料其独特的物理化学性质在工作温度不超过1000摄氏度的情况下，并不会如同石墨那样和氢气发生反应生成甲烷。”
“陆教授，碳纳米材料在这个环境下是不会和氢气发生反应生成甲烷，但碳纳米管或者石墨烯对氢有天然的吸附储存作用。”
另一位对碳纳米材料有所研究的核聚变大咖提出疑问：“如果马普实验室按照这个方案进行，这样从约束磁场离散出来的氚核，亦或者后方锂包层反应循环的氚元素会被碳纳米内壁材料吸附进去，形成更严重的氚滞留问题。”
“这个问题其实很简单，碳纳米材料对氢的吸附不是没有上限的，事先喂饱它就行了。
另外马普实验室为了预防反应堆运行过程中，碳纳米材料内的氢元素被氚替换造成反应堆氚元素的损失，他们在锂包层内除了核聚变锂增殖包层常使用的6li材料，还掺杂了一定比例的锂同位素7li。
中子和6li反应产生氦4和氚，而和7li则是反应产生氦4和氚外加一个中子。
当然相比较6li和中子的反应而言，7li和中子的反应实在太弱了，大几率情况下中子都会10过家门而不入，并不是太适合做核聚变锂增殖包层。
不过在这个方案中，锂增殖包层掺杂了一定比例的7li同位素，就算反应微弱，但能反应一个就是赚一个，正好弥补掉碳纳米内壁材料中氚滞留的部分。”
“中子和锂反应生成的氚和氦都是属于气体形态，利用氚气和氦气在液态锂中溶解度几乎为零的特性，在对锂增殖包层施加一定的力使其流动搅拌。
那么反应生成的氚气和氦气就会因密度原因上浮到锂增殖包层的上面，然后对这些气体进行回收再注入等离子体反应轨道。
最后在锂增殖包层后方包上一层铍氧化物把穿透包层的中子反射回去，隔绝反应堆内的中子放射性，同时也避免中子散逸浪费。
这就是马普实验室核聚变示范堆的整个结构设计和运转原理，整个设计改进很简单，但我们却做不到。”
陆毅的话音落下，在场所有人都有些沉默。
他们听明白了，马普实验室的示范堆建造起来，进行几次试验调整下设备仪器，那就可以说达到了商业化应用的标准。
毕竟仿星器可控核聚变装置的难题不多，没有托克马克的磁面撕裂，磁岛等问题。
解决了氚循环使用的问题，解决了等离子辐照带来的高温以及材料变性问题，解决了中子辐照的问题，那接下来的事情无非就是烧开水。
通过烧开水把核聚变产生的能量转换成电能，在这方面大家都已经有了上百年的经验，小意思。
想要更高大上，能量利用率高一点，那可以把磁流体发电和烧开水结合起来。
聚变释放的能量和产生的高能中子在和锂反应生成氚后剩余的能量，这些能量用来烧开水，核聚变另一个产物，也就是亿摄氏度高温的氦离子则可以用来磁流体发电。
偏偏这样的方案和设计只能看不能吃，那个活动陶瓷夹层螺旋环绕等离子体轨道外径的过程中，活动的稳定性要求很高，要如同丝绸般顺滑，不能有太大摩擦和碰撞。
否则掉下来的物质进入到等离子体中会产生极大的污染，轻则核聚变反应停堆毁坏设备仪器，重则整个反应堆会发生爆炸。