電,不能將熱量傳導出去嗎?


我博士課題的研究對象正好是聚變堆第一壁材料,簡單說說我對這個問題的理解吧。

第一壁材料,也就是直接包裹等離子體的那層材料(下圖中的鎢裝甲),它在聚變堆中的服役環境最為惡劣,面臨的材料問題也最嚴峻。

我的研究主要涉及第一壁材料的兩個核心問題:高能中子輻照、以及高通量氘(D)氚(T)等離子體轟擊。

一、高能中子輻照

目前研究的基本上是最容易實現的D-T聚變:

每個D-T聚變都會產生一個14.1 MeV的中子。由於中子不帶電,無法用磁場約束,會直接轟擊到第一壁材料上產生損傷。

14.1 MeV是個很大很大的能量,要知道材料中束縛原子的都是各種化學鍵,其鍵能大約在1~10 eV之間。也就是說,一個14.1 MeV的中子所攜帶的能量,足以破壞上百萬個普通的化學鍵,這無疑會對材料造成難以恢復的損傷。

在聚變堆里,高能中子就像一顆顆射向材料的子彈,不斷的撞擊金屬原子,打斷其周圍的化學鍵,迫使原子離開原來的位置,從而破壞規整的原子排布:

高能粒子撞擊破壞材料中規整的原子排布

原子被擊跑了,原來的地方自然就留下一個坑(空位)。一個個這樣的坑在材料內部積累聚集起來,就變成了大的孔洞:

輻照在材料內部引入的孔洞

另外,被擊跑的原子並不會消失,而是會通過各種方式擴散到材料表面上去。原子不斷的從中心往表面轉移,材料就慢慢的像空心泡沫一樣腫脹起來了,這種尺寸的變化對正常服役的材料是致命的。

輻照引起的材料腫脹,左邊為未輻照材料,右邊是輻照過材料的

除了輻照腫脹,中子輻照在材料中產生的大量缺陷也會影響材料的力學性能,使得材料變硬、變脆、更容易斷裂,從而影響聚變堆的安全運行。

中子還會和材料進行核反應,改變材料的元素組成(例如金屬W會變成Re, Os, Hf, Ta)。時間一長,材料的組分會變得和一開始時完全不一樣,這對材料的影響也是非常大的。

中子輻照問題雖然在裂變堆中也有,但裂變堆的中子無論在能量還是通量上都要比聚變堆要低很多,因此,裂變堆材料的技術也無法直接移植到聚變堆中。

二、高通量氘(D)氚(T)等離子體轟擊

聚變堆對D-T等離子的約束並不完美,反應堆中會有大量的D-T離子轟向第一壁材料。由於T燃料價格十分昂貴(上億RMB一公斤),在聚變堆中都是通過中子和鋰反應來循環利用的:

為了避免T呆在材料中不出來,第一壁採用的是金屬中對氫親和力最弱的鎢。T進入鎢中後難以和材料本身有效結合,只好重新跑出來,繼續參與聚變。

雖然鎢本身不和T結合,但是中子輻照會產生的孔洞對T的吸引力卻非常強,T一旦跑進孔洞中去就很難出來了(詳情可參考我最近的這篇論文[1])。這就使得T燃料滯留在材料內部,從而破壞上面的T循環,使得T越用越少。沒有T了,自然無法進行聚變。

此外,作為氣體氫的同位素,D-T在進入材料孔洞中後會形成氣體分子。這些氣體分子擠在有限的空間內,會產生十分高的壓強(理論上限大約是30 GPa[1]),從而擠出氫氣泡,使材料進一步開裂,造成嚴重破壞:

氫在金屬中擠出的氣泡

裂變堆中基本上沒有D-T問題,這個問題對聚變堆材料來說是全新的,目前我們對該問題的研究尚處於摸索階段,很多基礎的科學現象都還沒有得到解釋(例如在沒有中子輻照的情況下,氫泡依然可以形成),距離研發出商用聚變堆材料還有很長的路要走。

對了,聚變的產物——氦——對材料的影響也很大,不過這一塊我不是很熟,就不展開了。做氦泡的同行如果感興趣可以寫一寫。

------------乾貨分割線-------------

聚變堆第一壁材料這個課題我做了大概有5年,感覺這真心是塊難啃的骨頭。

聚變堆中的服役環境是極端嚴苛的,這意味著做相應實驗的難度也十分大。例如,研究聚變堆材料,顯然需要進行中子輻照實驗,但這個星球上的中子源(特別是高通量中子源)是十分稀缺的,做一次中子輻照實驗不僅耗資巨大,還可能要耗費數年的時間來積累足夠的中子損傷。文獻中能夠找到的中子輻照數據屈指可數,這對新材料的研發顯然是不利的。

現在研究聚變中子輻照,往往採用離子輻照來類比(依然很貴啊!!!)。可離子畢竟帶電,在材料中的穿透深度很淺,只集中在材料表面幾個微米內。而中子往往能穿透整個材料,引入均勻的輻照損傷。因此,離子輻照的結果有多少能用於中子輻照還真不好說。

另一個研究思路則是利用超級計算機,直接在虛擬世界中模擬中子輻照對材料的損傷,這也是我們正在乾的事情。

但這個思路也面臨很大的挑戰:我們要在計算機中構建一個模型,其時間尺度橫跨飛秒到年,空間尺度從埃米到厘米,中間幾十個數量級的差別猶如天塹。沒有任何超算能夠精確的模擬這一過程,我們只能用各種「真空中的球形雞」來簡化模型。如何在計算速度和精度之間平衡,也是一門藝術。

當然,多給我們打點錢建幾座超算,這樣的暴力美學也是極好的。

參考

  1. ^abPredictive model of hydrogen trapping and bubbling in nanovoids in bcc metals https://www.nature.com/articles/s41563-019-0422-4


剛剛看了 @小侯飛氘 的回答,深表贊同。我本人是研究聚變堆第一壁結構材料的,這裡我就從材料設計上的觀點上略微說一下我的看法吧。

材料問題,我的關注點在包層這塊,大體上就是這樣的機構[1]不過今天我們主要不說這個,我們說材料設計的問題。

0.一些前置科普

聚變堆(本文特指D-T聚變)輻照損傷,最容易想到的就是聚變中子直接轟擊材料帶來的損傷。這類轟擊可以直接將材料中的原子撞出晶格,產生大量的空位和間隙原子。在繼續說明之前我們需要先科普一個概念來說明輻照損傷有多強:

輻照損傷的計量單位通常為dpa(displacement per atom),即表示平均材料中每個原子被撞出的次數。現有的快堆中,材料需要承受超過100dpa的輻照損傷量,聚變堆則要求更高。這是一個很恐怖的概念,100dpa意味著材料中平均每個原子會被撞出晶格100次。即使是用於實驗目的的工程實驗堆,以中國CFETR設計來說一期工程要達到10dpa(預計21世紀20年代),二期要超過50dpa(預計21世紀30年代)。[1]

1.金屬材料中的輻照損傷

顯然,材料中肯定存在某種缺陷回復機制,否則100dpa之後晶格將不復存在,這與實驗結果是完全相悖的。現有實驗條件有了很大的改善,高dpa實驗不再是夢想,至少現有結論表明800 dpa的輻照損傷不可能完全摧毀晶格[2]

實際上,材料中被轟擊產生的空位和間隙原子絕大部分會相互彌合,就好像什麼都沒有發生過那樣。但問題就在於少數沒有彌合的缺陷,他們相互聚集成為位錯和空洞。前者,會導致材料強硬化;後者會導致材料腫脹。給大家放幾張圖吧

純銅中產生的大量空洞(因為是He離子輻照的),大家可以想想一下如此高密度的空洞會導致材料腫脹成什麼樣子,這個實驗是離子輻照代替的中子輻照,dpa峰值才6左右。[3]

中子輻照下9Cr2W低活化鋼中的的位錯環,注意這個是低活化鋼,專門設計用在輻照環境下的,但是dpa只有大約0.1[4]

大家可以想像一下dpa升高到上百倍是什麼結果......所以,必須基於輻照損傷去進行新材料設計。漸漸地大家已經發現了一下規律:

  1. 相比於fcc(面心立方)的金屬來說,bcc(體心立方)的金屬更難發生輻照腫脹,所以現在正在發展的材料大都是bcc結構的,如鐵素體/馬氏體鋼、釩合金。
  2. hcp(密排六方)結構的金屬似乎和c/a相關。一些六方的金屬具有幾乎完美的輻照損傷特性,比如Be。but......Be有毒,加工和冶煉成本高的恐怖。據說原料費是1kg的Be需要30k軟妹幣.....
  3. 界面的存在可以大幅度的改善輻照缺陷帶來的性能降低,再加上還有抗蠕變的需求,所以ODS(氧化物彌散強化)化也是一個重要的設計方向。但是ODS鋼造價要是普通鋼的好幾倍。
  4. 相比於普通金屬來說,有序合金的抗輻照損傷能力要強得多,but......力學性能太爛,完全沒法使用。

僅僅考慮輻照損傷層面,大體上只能有bcc和hcp的金屬可以使用,其他短時間內都沒有應用的前景。這已經讓材料學家們抓狂了,不過幸好Fe這個神器(可以)是bcc的,看起來還沒那麼糟。然鵝......這才是冰山一角。

2. 高溫力學性能的限制

聚變堆目前的規劃中對結構材料的高溫性能要求不一,但是基於最基本的熱機原理,工作溫度越高反應堆的熱效率越高。而限制工作溫度的主要因素就是材料的高溫力學性能。

對於絕大多數材料來說,不是在達到熔點才不能使用的。在遠低於熔點時材料就會發生軟化從而喪失力學性能;在更低的溫度,如果有載荷的作用(結構材料本來就是承擔載荷的,所以載荷不可避免)就會發生蠕變,從而逐漸變形。因此,材料必須具備較高的高溫力學性能,尤其是抗蠕變的能力。

不過還好,材料學家們對抗蠕變材料的研究早就已經起步了,所以相關理論和合金都還算有儲備。我們有很多合金元素可以用來提高抗蠕變能力,還有ODS化這個神器,另外就是還有V合金這樣天生高溫性能好的材料。

除了蠕變外,還有一個重要因素就是DBTT(韌脆轉變溫度)。如果DBTT太高了,材料將會長期處於脆性狀態,這是很危險的一件事。所以在材料學家們各種騷操作提高高溫性能的時候還要兼顧DBTT這個東西。畢竟,大部分能提高高溫強度和抗蠕變能力的操作......額,都會讓DBTT升高

看起來似乎只要節制一下,解決高溫問題還是很有希望的。

......天真

3. 活化

要知道這個材料是在反應堆里的,還是中子能量高達14MeV的聚變堆。如此高能量的中子轟擊原子時除了會將原子撞出晶格外,還會導致一些列的中子核反應。結果是什麼呢?可能會產生大量的放射性核素

這就要了命了,要知道反應堆也是要維護檢修和退役的,結構材料全變放射性的了這還讓人活不。所以科學家們只能把可以選用的元素進行一下限制,這些被活化後放射性產物半衰期短的元素就是低活化元素。設計目標很明確,停堆個幾個月放射性就很低了就行,這樣處理成本就低很多了。

看上去還是很美好吧。但是等材料學家們看到所謂的低活化元素表的時候,直接就炸了,他其中的一個版本長這樣[5]

能給材料學家們放手無限制使用的元素只有22個,就是上圖匯總藍色的區域。能做合金基體的只有Be、V、Fe......沒了就算考慮到W鎧甲再把W加上那也沒幾個可選的。

比較可怕的是紫色和紅色區域的元素,這些都是要在合金中儘可能控制的,其中紅色的格式要以ppm級別去控制。為啥,因為這堆傢伙傢伙的活化產物可能需要上萬年時間來逐漸衰變。材料學家們都要哭了,看看這都是什麼元素:Mo、Al、絕大部分稀土、Ni、Nb、Hf、Co......大部分鋼中的合金元素都斃掉了

所以,以低活化元素做成的低活化鋼的力學性能實際上要比普通馬氏體剛差得遠,沒辦法,一些必要的元素必須替換成低活化的。這也導致了低活化鋼比如RAFM(低活化鐵素體馬氏體鋼)的性能總是不那麼令人滿意。

材料學家們表示我不慌,我一點也不慌,我們還有一個大招叫ODS化。通過彌散在合金基體中的ODS小顆粒,我們可以提高材料的強度、抗蠕變、抗輻照。似乎一切都大有可為啊。

4. 冶金

很快冶金學家們就找上門來了,「誰給的材料設計,你給我出來!」

這是由於傳統的ODS鋼必須要使用粉末冶金的方法去製造,且不說成本要高得多,粉末冶金法目前還是沒法製備大尺寸部件,雖然搞粉末的材料學家很努力的在試圖用噴射成型、3D列印等方法解決這個問題,但目前還有待進一步發展。(這裡說個題外話,貌似某鋼的噴射成型已經能做到5~10噸級了,計劃好像是500噸級,如果這個問題能解決,那搞粉末的估計會笑醒,諸君加油吧。)

部分材料學家們只能另闢蹊徑去搞ODS鋼的熔煉法製備,當然我本人是持悲觀態度的。目前見諸報道的文獻中並未有突破性的製備技術、而熔煉法做出的性能實在是太爛,ODS相也大的離譜。

不管怎麼說,似乎冶金上的問題還是有希望解決的。

5. 焊接

「誰設計的材料你給我出來!」,搞加工的又來了,「你給我所ODS鋼你讓我們怎麼焊接,你存心難為我是不是!」

剛剛我們說過ODS鋼中大量的彌散相提高了材料的性能,但是問題也就來了。如果焊接的話,局部熔化再重新凝固,ODS相會在重力和固液界面張力的作用下嚴重偏析......焊接似乎不太可行。實際上早在粉末冶金誕生的時候材料學家們就知道這個問題了,這也是為什麼ODS合金使用粉末冶金生產的緣故。

既然生產可以使用粉末冶金這樣的純固相燒結機制,那焊接能不能呢?當然也是可以的,比如攪拌摩擦焊和爆炸焊等。還可以捎帶解決一下異種金屬的焊接問題。

其實還有另一個思路,就是充分發揮粉末冶金的特色,一體化直接成形。只不過現階段材料性能都不太過關,一體化成形這個思路只能往後排了。

6. 等離子體

除了高能量的中子外,聚變堆內大量的D、T、He也會不斷轟擊材料的表面。這些離子的能量要比中子低得多,似乎威脅不大。但很不幸,你還記得中子轟擊產生的空位嗎?這些離子會合空位複合形成He-空位複合體這樣類似的東西,不斷聚集從而產生大量的氣泡。這個問題是裂變堆中不曾出現的問題,會極大的加速材料的失效過程......

更可怕的在於聚變堆中的氚是通過中子核反應的方式自持的,比如和Li反應(之前錯記成B了,年紀大了腦子不管用了)。所以氚增值係數不能太小,太小的話氚就越用越少,反應無法持續進行,類似鏈式反應那樣。但是你材料把氚都給我留在空洞里了,反應涼了啊!這個問題就是氚自持的問題,是和材料並列的聚變堆三大問題之一。

7. 輻照對析出物的影響

由於輻照過程的特殊性,輻照時材料總的空位和間隙原子濃度都是遠遠超過飽和濃度的,所以會產生極大的影響。比如正常狀況下穩定的ODS相可能會在輻照過程中變得不穩定,如果ODS相不穩定了......那麼ODS鋼的性能......材料學家們不敢想了

此外就是由於輻照過程這個異常的不平衡態的存在,可能會在材料中形成大量非平衡態析出物,結果就是材料可能因此發生致命的性能退化。比如某些釩合金在輻照後表現出了超過100%的輻照硬化率,這簡直就是駭人聽聞了(作者見到過超過700%的硬化率,真是......無語)。

8. 總結

我們把上面的問題穿起來:聚變堆用的結構材料必須能對抗100dpa甚至更高的輻照損傷,具有很低的中子活化(意思就是你只能用三分之一個元素周期表),抵抗近500℃的高溫,具有極小的D、T、He滯留,要能良好的焊接和製備,不能因為輻照誘導析出物出現大幅度的性能退化......可以預見的未來內其實這些問題都不好解決,更別提一起解決了......這真不是材料學家的鍋,實在是BOSS太強推不動啊

這裡面很大的問題其實是物理問題,所以要求設計輻照材料的人是一個懂材料的物理學家或者一個懂物理的材料學家......講真,這樣的人不好找,更別提一個隊伍了。

9. 實驗

除了上面材料設計問題外,實驗問題也尤為突出:

現在根本沒有14MeV中子的輻射平台,所以只能拿裂變堆去實驗......實驗過程需要很長時間來積累dpa,然後樣品出堆後還要埋起來,不然劑量太高不能操作。實驗人員操作中子輻照後的樣品還需要考慮自身的安全性,畢竟都是要吃劑量的。

這裡還要說一個行業內的梗,在輻照領域中子輻照後的樣品稱為hot樣品,做中子輻照後樣品的實驗室被稱為熱室。據說某位長者說(我並沒有試過啊),hot樣品用手抹起來有熱的感覺所以叫hot。對應的,沒輻照的就叫cold樣品。曾經有一次投稿的時候審稿人要我解釋hot和cold什麼意思,老闆當即表示懟他,這都不知道都敢審中子輻照的稿...哈哈哈

除了中子輻照外,離子輻照和電子輻照是更常用的手段。離子輻照只需要一個離子注入機或者粒子加速器就能進行,相對中子輻照成本低而且沒有放射性。問題是高能離子和高能中子的碰撞機理不一樣,離子輻照只能穿透1~3μm後的樣品,做宏觀測試很麻煩,而且很多文獻已經表明離子輻照和中子輻照的偏差很大。

電子輻照是利用超高壓電鏡,用高能電子去轟擊材料。好處是實驗是原位的,而且可以很方便的改變溫度和劑量,所見即所得。問題是電子能量不夠高,世界最強高壓電鏡才3MeV的電子,大部分都是1~1.3Mev。此外,高壓電鏡太少,國能更是一台能用的都沒有,做實驗只能出國。

所以,除了材料設計問題外,做實驗都是很麻煩的事情。一個博士生整個在讀期間都不一定夠做一次中子輻照的......電子輻照雖然快點,但是預約是個大麻煩。最便宜的離子輻照,做一次也是按萬收費......所以時間和錢都是大問題。

參考

  1. ^ab徐玉平, 呂一鳴, 周海山, et al. 核聚變堆包層結構材料研究進展及展望[J]. 材料導報, 2018(1):2897-2906.
  2. ^Chen T , Aydogan E , Gigax J G , et al. Microstructural changes and void swelling of a 12Cr ODS ferritic-martensitic alloy after high-dpa self-ion irradiation[J]. Journal of Nuclear Materials, 2015, 467:42-49.
  3. ^Gao J , Liu Z J , Wan F R . Limited Effect of Twin Boundaries on Radiation Damage[J]. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 2016, 29(1):72-78.
  4. ^Zhang Y F , Zhan Q , Ohnuki S , et al. Radiation-hardening and nano-cluster formation in neutron-irradiated 9Cr 2W low activation steels with different Si contents[J]. Journal of Nuclear Materials, 2019, 517:1-8.
  5. ^Kimura A. Overview of fusion structural materials options: Radiation effects on materials[C]//ICFRM-16. Beijing, 2013


1958 年,艾貢·拉爾森(Egon Larsen)寫了一本書,書名是《原子能:一個外行人的核時代指南》( Atomic Energy: A Laymans Guide to the Nuclear Age )。這本書詳細描述了核電站的設計,甚至還有未來的原子飛機和核動力汽車。自 20 世紀 50 年代以來,拉爾森和他同時代的人所強烈表現出的對核能的那種熱情可能已經明顯減弱了。儘管如此,至少有一種形式的核運輸正在運行之中,鈾動力潛艇現在經常在我們的海洋上巡邏。如今,一些國家,尤其是法國,也在利用核能發電。事實上,截至 2011 年 1 月,世界上共有 442 個運行中的核電站,另有 65 個正在建設之中。


儘管目前核工業的規模如此之大,但總的來說,它在新聞報道中的聲譽並不好。這點也可以理解,2011 年的福島核泄漏事故、1986 年的切爾諾貝利核事故和 1979 年的三里島核事故,都導致公眾和政界對該行業的安全和遠景產生懷疑。自從這些核災難發生以來,人們對可能的核泄漏、核廢料的再處理和長期儲存感到非常擔憂。這些擔憂並非無足輕重。然而,面對氣候變化和化石燃料供應的減少,一些綠色運動的成員也在鼓吹核能是最可取的生產更多電力的解決方案。最重要的是,資深環保人士斯圖爾特·布蘭德現在正在推廣核能的利用,因為它不會排放任何溫室氣體。


未來,與核電站有關的危險也會大大減少。今天,所有的核電站的建造都是基於核裂變過程。然而,轉換到另一個被稱為核聚變過程的潛在可能性是存在的。這恰好推動了向太陽索取能量的機制,這種機制有可能成為人類未來更安全核能的來源。

核聚變的前景

今天的核裂變發電廠分裂鈾或鈈原子以釋放其破碎的原子鍵的能量。反應堆中產生的熱量被用來將水轉化為高壓蒸汽,從而帶動渦輪機發電。


核裂變背後的物理原理如圖 14.1 所示。在核裂變反應中,一個被稱為中子的亞原子粒子撞擊核燃料,從而釋放出能量和更多的中子,進而引發連鎖反應。然而,裂變反應的第二個副產品是製造裂變的原始燃料的碎片。這種核廢料具有很高的放射性。即使經過再處理,這些核廢料也必須安全儲存數百年甚至數千年。



圖 1:核裂變和核聚變


鑒於核裂變產生的放射性廢物的水平和毒性,幾十年來,核物理學家一直致力於建立核聚變發電廠以減少核污染。由於鈾的儲量不太可能持續到 21 世紀末,核聚變電站的另一個潛在吸引力在於減少我們對相對稀缺的核燃料的依賴。


目前,核聚變電站最有可能的燃料是兩種同位素或被稱作「重形式」的氫,即氘和氚。在核裂變中,燃料的原子被分開以釋放能量,而在核聚變中,兩種燃料則是在原子單位上融合在一起而釋放能量。因此,儘管核聚變釋放出原子能,但它不會直接產生核廢料。相反,如圖 14.1 的下半部分所示,由氘和氚所驅動的核聚變反應所產生的結果都是氦和中子。因此,核聚變比核裂變更安全。核聚變反應堆的某些環節在運行過程中會產生放射性,因此最終必須進行安全處理。然而,這種間接核廢料的長期放射性毒性要比目前核裂變發電站的副產物少得多。


要了解核聚變的形成過程,我們需要簡單地研究一下原子領域。看過接下來的兩段以後,你就會了解核聚變所展現的奇蹟和挑戰。


所有的原子都是由亞原子粒子,即質子、中子和電子組成的。一個原子的質子和中子結合在一起形成其原子核,其電子通常在軌道上運行。但是在非常高溫的情況下,所有材料從氣態變為等離子體,其電子與原子核分離。


原子核中的質子是帶正電的。正因為如此,兩個原子的原子核通常被分開,因為它產生了強大的斥力和靜力。然而,在核聚變的過程中形成了原子被如此緊密地擠在一起的條件,而將質子和中子結合在一起的巨大核力克服了這種斥力。這導致不同的原子核融合,釋放出大量的原子能······


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不可以像紙杯燒水那樣嗎?燒水也是發電,不能將熱量傳導出去嗎?

你點堆火不會放出大量中子把紙杯上的碳氫氧原子變成別的元素;只要不把紙杯直接丟進酒精/煤油里,酒精/煤油本身不會隨著火焰自己大量的跑到紙杯上。

而核聚變放中子,壁材料分子組成變了;金屬原子的原子序數沒變,也會在中子轟擊下發生位移,氫等離子體再轟擊入材料分子間隙中,壁材料結構毀了。

可控核聚變,在恆星可以靠引力場,不在恆星就總要有磁場來約束以產生足夠的溫度壓力吧。

產生磁場的磁體不能直接與發生核聚變的等離子體接觸吧,總要隔開;氫氣作為燃料,本身都漏完了也不行。所以壁材料至關重要。

並且,由於涉及納米材料技術,在可控核聚變研究中,其技術難度上甚至高於等離子體物理的控制技術的部分。所以說是主要難點。

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再來扯一下,回復區有哥們說超導要在液氦里泡著,液氮溫度高了點。俺不是EAST項目相關人員,不好多講,不過目前液氮溫度區域下的超導貌似成熟了。這樣的好處大大滴,液氦實在太貴了,用不起啊。

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可控核聚變等離子火球要想實現持續輸出,理論要求一億度,人類現在掌握的所有材料在這一溫度面前都是瞬間灰飛煙滅,所以只能通過磁約束,可是磁約束的話需要強磁場,強磁場需要超導,超導材料目前比較靠譜的都是在液氮里泡著,所以常溫超導材料就是一個攻關方向。

托卡馬克在對等離子火球進行隔離時,構建真空室,那麼這個真空室的最內層直面等離子火球的材料時刻都受到等離子火球逸散出來的高能中子輻射和其他高能粒子的轟擊,容易脆化,目前是用特種鋼材表面塗覆一層石墨或碳化硼來延緩輻射脆化過程,其要求是耐高溫,耐輻射,自身強度能長時間不下降。我們目前的等離子火球穩定工作時間以秒來計算,等將來真的成功了那就是以天,月,年來計算了,所以這方面材料也在公關。


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