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学霸的科幻世界

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第二百五十一章 可控核聚变
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商业化的托卡马可聚变堆中,其第一壁材料,也就是直接面向等离子体的那层材料,需要满足以下多种严苛的要求:

    第一,就是低氚滞留。

    相比于传说中的氦核聚变,目前最容易控制的聚变反应为氘氚反应。

    但氚(T)的半衰期短,不存在天然氚。人工制造又几乎不可能,上亿美元一千克,还是有价无市。因此,聚变堆中的氚都需要循环利用。

    目前科学界主要办法就是用倍增过的中子和锂反应,再把氚回收,这样氚就成了类似于催化剂的存在。

    但是,目前氚的消耗/增殖比很低,(记忆中为1:1.05,可能有误),因此必须严格控制耗散在各个环节的氚。其中又因第一壁直接和等离子体直接接触,算是氚滞留大户,需严格把控。否则氚越用越少,直接会导致等离子体熄灭停堆。

    第二,就是抗中子辐照能力。

    每个氘氚聚变都会产生一个14meV能量的中子,这些高能中子能轻易击碎第一壁材料中的金属键,产生大量缺陷,引起辐照肿胀、脆化、蠕变等问题,使得材料完全没法使用。

    商业聚变堆役期中第一壁中子剂量预计超过100dpa,而裂变堆的剂量在1dpa量级,因此现有的裂变堆材料不可能直接拿到聚变堆中使用。

    第三,抗等离子体辐照。

    目前磁约束的边界并不理想,等离子体湍流控制还存在着很大的可提升空间。

    因此,第一壁,特别是偏滤器装甲依然要承受高通量的氘/氚/氦等离子体冲击。这些等离子体轰入材料内部后会在表面聚集,引起表面起泡、脱落。

第二百五十一章 可控核聚变(4/6)
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