第522章 不走尋常路

帶着那張草圖,王總工程師離開了STAR仿星器研究所,當天便返回了位於上京的核工業集團總部,並且聯繫了工程院裡做磁流體發電方向的專家,就磁流體發電技術在可控聚變裝置上應用的可行性展開了討論。

不過,雖說帶隊的走了,但核工業集團的工作小組依然留在金陵這邊,和STAR仿星器研究所的研究員就技術上的問題不斷交流着。

與此同時,STAR裝置的實驗,也沒有就此停下。

在得到了充足的經費保障之後,研究所幾乎奢侈到了每隔三天便進行一次實驗,以氫氣、氦氣分別爲研究對象,觀測着等離子體在仿星器中的各種複雜的物理性質。

甚至於,爲了收集寶貴的數據,陸舟甚至下令向反應室內注入了1mg寶貴的氘/氚混合物,冒着損傷第一壁材料的風險進行了一次試點火。

事實上,這次實驗確實對STAR裝置造成了一定的損傷,但好在損傷仍然在可修復的範疇內。不過即便是如此,整臺裝置也不得停堆檢修一個月的時間。

當然了,雖然代價不菲,但回報也是相當豐厚的。

他們不但驗證了該技術思路實現聚變反應點火的可行性,還得到了一塊被攜帶着14MeV能量的中子束轟擊過的鋰薄片。

尤其是後者,其科研價值更是無法用金錢來換算。

在國內,大概也只有他們這裡,能做這麼奢侈的實驗了。

此時此刻,這枚來之不易的鋰金屬薄片正安靜地躺在經過特殊處理的無氧玻片中,由穿着防護服的工作人員放置在了掃描電鏡下觀察。

隔離室外的實驗室內,站在電腦前的陸舟等一衆研究人員,從屏幕上看到了從掃描電鏡上採集到的數據和圖片。

正如他們所預料中的那樣,原本規整的金屬表面,此刻已是千瘡百孔。

通過紅外光譜儀的檢測,在那彎彎曲曲的孔道中,甚至可以觀測到氦、氚元素殘留的痕跡。

值得高興的是,這說明了攜帶着14MeV能量的中子束確實與63Li發生了反應,他們在實驗中成功回收了一部分的氚元素。

至於令人無奈的是……

他們面對的問題實在是太多了,三言兩語根本說不完。

看電腦屏幕中的圖像,李昌夏教授輕輕嘆了口氣。

“我敢打賭,這玩意兒輕輕碰一下就會碎掉。”

“不用打賭,就算沒被中子束轟過,這玩意兒也談不上有多結實。”目不轉睛地盯着電腦屏幕中那些來之不易的數據,陸舟隨口說道。

盛憲富搖了搖頭:“不只是輻照損傷的問題,產氚增殖比也實在是太低了。而且最關鍵的問題還不是在回收本身上。中子束攜帶的能量太高,往往不是和表面的63Li發生反應,而是在包層材料的內部亂竄,就算生成了我們需要的氚素也被留在了材料的內部,根本放不出來。”

攜帶着14Mev能量的中子就像一顆炮彈,在它的面前一切金屬鍵都像玩具一樣不堪一擊。

並且,穿透第一壁的中子還不僅僅只是在第一壁上打個孔那麼簡單,它會像吹氣球一樣在第一壁材料的內部形成空腔,最終導致第一壁材料整體的腫脹、脆化、甚至是表面材料脫落,從而造成嚴重事故。

而這也是裂變反應堆包層材料,無法直接拿到聚變堆中使用的主要原因之一。

兩者材料在抗輻照損傷的標準上,差了整整兩個數量級。

到現在爲止,他們的研究已經進入了未知的領域,而這也意味着,再也沒有前人的經驗可供參考了。接下來該怎麼做,怎麼解決這些問題,全得依靠他們自己去思考。

思索了片刻之後,李昌夏教授試着提議道:“結構材料改用鉬怎麼樣?”

“鉬不行,”一瞬間便否定了這個提議,陸舟搖頭道,“鉬的耐熱性能不錯,但在中子輻照下會嬗變成放射性元素。”

另一名研究員繼續提議道:“鎢呢?鎢的耐熱性能不錯,嬗變產物是鋨和錸,不存在放射性問題!”

這次都不用陸舟開口了,李昌夏教授搖了搖頭,“老生常談的問題了。鎢的耐熱性是沒毛病,但塑性太差。熱應力會導致材料表面開裂……我在DIII-D實驗室訪學的時候,那裡有個報告專題,專門討論了這個問題。總之,用鎢是不可能的。”

實驗室裡再次陷入了沉默。

這時候,一直目不轉睛地盯着屏幕中數據的陸舟,忽然開口了。

“如果無法將中子束擋在裡面,我們爲什麼不考慮把它們放過去?”

“放過去?”盛憲富微微愣了下,隨即笑着搖了搖頭,“放過去了我們還如何回收反應產生的中子?”

回收DT聚變反應中產生的中子,是整個核聚變反應堆技術中的關鍵部分,畢竟氚資源的價格是氘的數萬倍不止,不但論克賣,一克的成本更是高達30000美元(17年數據)。

如果不能回收反應生成的中子,不但會造成大量的能量損失,更會因爲氚流失而導致反應堆“停堆”。

在理想情況下的聚變堆中,無論是氚還是中子,都是應該做爲中間產物一樣的東西保存下來的,最終產生的廢料只有氦氣以及熱量。

所以,將中子放走是不可能放走的,說什麼也得把它留下來。

聽到盛憲富這句反問,陸舟淡淡笑了笑,繼續說道。

“放過它們,不等於將它們放走。理論上無論我們怎麼設計第一壁的結構,都無法避免中子束對金屬鍵的破壞。而偏偏金屬的自我修復能力太差,更存在着難以解決的嬗變問題。”

“因此,我們何不將第一壁設置成允許中子通過、且自我修復能力較強的材料,再在第一壁的後方用液態63鋰回收中子。至於63鋰的另一側,則用一層鈹金屬包覆,用於反射穿透液鋰層而未發生反應的中子。”

這種設計就相當於將液態鋰夾在第一壁和鈹之間。

盛憲富低着頭思索了一會兒,覺得這個方法似乎是可行的,但總覺着哪裡都存在問題。

想了好一會兒,他從所能想到的問題中,挑出最明顯的兩個提了出來。

“可是你說的這種允許中子通過、且自我修復能力較強的材料該上哪找去?即便將鋰材料移到第一壁材料之後,我們依然無法解決中子輻射對結構材料的損傷。而且,就如你所說的,在第一壁之後回收氚素,我們又該如何將它從第一壁的背後搬運回反應堆中?”

聽到這兩個問題,陸舟淡淡笑了笑說:“第二個問題其實不難解決,在液鋰的工作溫度下,無論是氚素還是氦素都以氣態形式存在,並且兩者是互不相溶的。”

“我們只需要對整個液鋰中子回收系統施加一個微弱的向上方向的力,就可以將生成的氚素搬運到整個系統的上方。”

“再然後,我們只需要在整個系統的上方,對排出的‘氣體’進行回收就行了。”

生成的氚與作爲廢氣的氦,則重新注入反應室內加熱電離。至於如何將氦氣從反應堆中排出,這就是偏濾器的工作了。

至於是選用水冷偏濾器還是鎢銅偏濾器或者其他偏濾器,這個到時候再看具體的需要進行選擇便好。這一部分的技術雖然關鍵,但並非是無法解決的難點。

說到這裡,陸舟頓了頓,繼續說道,“至於你說的第一個問題,這樣的材料在合金中是找不到的。所以,我們乾脆把金屬整個拋棄掉好了!”

在聽到這句話的瞬間,不只是提出問題的盛憲富,包括李昌夏教授在內,實驗室內的所有人都愣住了。

拋棄金屬材料?

這……

這也太前衛了點吧?

“結構材料不用金屬?”李昌夏教授詫異地看着陸舟,“那用什麼?”

難道用陶瓷?

雖然有研究所這麼試過,效果也還湊合,但致命的是,陶瓷的導熱性能實在是太差了。

如果無法將產生的熱量從反應堆中帶走,最終還是會出問題。

“用碳,”停頓了片刻,陸舟用肯定的語氣說道,“或者說得更準確點,用碳纖維複合材料!”

這到不是陸舟突發奇想想出來的辦法,在此之前他已經思考了很久,甚至於最早在螺旋石7-X研究所與克雷伯教授閒談的時候,他便有在考慮了。

碳核相對穩定,不易與中子發生反應,並且可以起到對中子束一定緩衝的作用,使得中子束在與液鋰層接觸時,不至於大多數中子束都直接將其擊穿。

而被碳纖維層減少的那一部分能量,則會以熱能的形式放出,而憑藉着其本身良好的導熱性能,也能很輕鬆地將反應堆內部產生的熱量導出。

至於耐熱性能,也完全沒問題。

在不接觸空氣和氧化劑時,碳纖維材料能夠耐受3000度以上的高溫,可以與鎢的熔點媲美,完全符合第一壁材料的需要!

環視了一眼實驗室內的衆人,陸舟開口說道:“將低活化金屬材料從第一壁完全剔除,改用碳纖維作爲第一壁材料以及主要結構材料,在中間層充填液鋰,外層用鈹包覆,反射中子。屏蔽層用石蠟和水以及碳化硼混合物,並由核電水泥包覆。如此一來,我們完全有希望解決氚滯留的問題!”

至於選用什麼樣的碳纖維複合材料,如何解決碳纖維複合材料的自修復問題,這個課題會由金陵高等研究院的材料研究所負責研究。

雖然問題很嚴峻,但陸舟有希望解決!

李昌夏教授忍不住道:“這也太……”

他想說的是這也太匪夷所思了。

但這句話才說道一半,便被盛憲富打斷了。

“不,說不準……這麼做還真有希望!”

打斷了李教授的話,盛憲富用食指不斷地摩擦着下巴,眼中的神采愈發地明亮。

“我查閱過相關的文獻,用碳纖維代替部分奧氏體鋼和鎢鋼結構,在國際可控聚變領域是一條和納米陶瓷同樣被看好的技術路線!”

“不過用碳纖維複合材料完全取代金屬材料,作爲結構材料的主體,以及將減速後的中子束放到包層材料外側與液鋰反應,再通過搬運作用將液鋰中的氚素回收……這些我還倒是第一次聽說。”

這其中的難度恐怕不小,而且還不僅僅只是碳纖維複合材料本身的問題。比如在溫度的控制上。第一壁的碳纖維材料工作溫度在3000度左右,而鋰金屬的沸點只有1340度。

如果無法將熱量及時帶走,整個“液鋰中子回收系統”中的液鋰就存在被氣化的風險,輕則與反應生成的氚氦混合物一同捲入反應堆中,重則甚至可能將整個反應堆炸掉……

還有停堆時液鋰凝固帶來的體積變化的問題……

但正如陸舟所說的那樣,這條思路似乎是可行的。

至少,值得一試!

-

(昨天外出取材去了,今天只有一更了T.T)

第800章 開礦第1441章 一個字,卻是差了百年第994章 海盜文化第527章 禮輕情意重第1633章 一觸即發!第967章 隨便寫寫第1176章 馬約拉納費米子與量子糾纏的退相干第834章 商業化與規模化第219章 人之常情(3/3)第556章 點火!第1043章 傳說任務!第1426章 天宮!第666章 小型化的突破!第1433章 危機十一小時!第九十九章 學霸都是這畫風嗎?第190章 無言以對第948章 經濟學界震動!第969章 抉擇第494章 整裝待發第1440章 讓你久等了第1306章 上京發來的賀電第1607章 前往天倉五的計劃第1151章 宇宙的秘密未曾如此接近第312章 昔日的對手第915章 漏洞百出(2/4)第681章 爲情所困的羅師兄?第四十九章 虧大了!第393章 怎麼優待都不爲過第二十六章 我是誰?我在哪?我在寫些啥?第1679章 銀河之心第240章 我從來沒擔心過第一百一十七章 抵達普林斯頓!第364章 一次六秒?第761章 罪有應得第1577章 全世界都將爲之震顫第289章 這是爲了公平!第1087章 motive理論第1677章 他所期望的未來第1379章 五百多頁的證明第七十章 證明周氏猜想!第1026章 數學,LV9!第949章 泛亞洲高新技術創新與投資峰會第775章 線蟲細胞中的鑰匙第577章 科研助理第853章 那就“說服”他們!第168章 一顆超重的粒子?第157章 抵達瑞士!第1656章 工程學LV10!第481章 “有趣”的課題第1669章 他的大腦纔是真正的奇蹟第1000章 暫避鋒芒第1182章 系鈴還需解鈴人第1489章 投資我自己第1681章 尾聲第1372章 能聽得見嗎?第1111章 宇宙是完美的第1338章 三秒鐘哪夠第1007章 小說比學問更出名第359章 霍夫曼獎章第356章 是誤會,還是新的化學?第1556章 另外一種可能第456章 諾獎晚宴的邀請第635章 解決質量間隙的關鍵第318章 《自然》還是《科學》?第444章 我就是想請你吃個飯第886章 不通過!第132章 回家過年第九十五章 這不物理第836章 他一定會來!第1348章 生物圈解封!第1653章 遠方的思念第523章 關於未來的競賽第1609章 行星高速路系統第791章 世界再一次見證第九十二章 論玄學在科學研究中的重要性第412章 陸氏流形?第1041章 河邊的談話(求月票)第1406章 四維空間的碎片第353章 科學是沒有盡頭的第928章 身爲一名有節操的學者(3/4)第927章 碳基芯片問世!(2/4)第1094章 貧窮只是原因之一第252章 令人流連忘返的夜景第1366章 不尋常的地質構造第473章 兩個大方向第1034章 你怎麼知道他一定是你們的?第九十四章 你到底行不行第441章 瑞典皇家科學院的煩惱第1526章 大型社會學實驗第504章 前往洛杉磯第1565章 架向天空的橋第204章 一個令人羨慕的煩惱第1541章 兩位第1300章 鐘擺入軌第1658章 關於未來的每一秒,都是昨日的科幻第1638章 作廢的底牌第1160章 數學是宇宙通用的語言第500章 40億花的值不值?第1578章 親自出馬第951章 馬斯克的野望(2/4)