491第一内壁辐照材料
仿星器的真空腔比托卡马克大,主要是为了防止高温等离子体象太阳一样出现耀斑。
那样会发生高温等离子体在短时间内释放出大量热量,释放出超过十倍的热流密度,来不及通过装置传导将热释放出去。
会导致材料的局部温度过高发生表面融化,或是热应力过大产生裂纹等,这类瞬态的热冲击才是比较令人头疼的。
有了完善的约束磁场后,还有一个棘手的问题,是中子辐射。
由于氘氚聚变生成氦,并放出一个中子,这个中子的动能达到14Mev,而且这个中子不受磁场约束,会四处乱飞。
在它的轰击下,四周防护材料中的许多元素会发生核反应,嬗变成其他核素。
更麻烦的是有些核素是不稳定的,会进一步衰变持续放出辐射。
这样一来聚变反应无辐射污染产物的优势就会失去。
因些第一壁的材料必须是低活化材料,在嬗变后依然是稳定不衰变元素。
第一壁的工作温度在1000度以上,等离子体破灭的一瞬间更可达到二至三千度以上。
而且中子剂量预计超过100dpa,dpa是指每个原子被撞离正常位置的平均次数。
另外还可能要承受氘、氚、氦等离子的冲击,引起表面起泡脱落。
要解决这个问题很难,现在最好的方法是用钨金属元素,它的熔点达到了3400度以上,后面再加上液体降温,但是钨存在塑性差的缺点,难以持久。
4116年轩辕国为ITER制作过第一壁半圆型件,包含六根手指组成的3个手指对,符合ITER的要求。
但ITER只是个实验装置,它的高温等离子体只是计划维持时间400-600秒,与真正商业堆相差巨大,这个方案也被马锰纲实验后否决。
后来又选取了碳化硅和复合陶瓷材料等多种材料进行分析,许多都由外国反应堆实验过,被否决了,最后选取了五种材料。
其中有一种未知材料,它是根据张冲志提供的方法制造出来,其中有碳、硅,铼、锕、钨等元素组成,碳硅占比为95%,其他才占5%。
它通过特殊方法制造出来,然后再用一种碱性溶液浸泡,除去其中一些金属离子,形成一种与塑料硬度差不多的物质。
这种物质在通道显微镜下可以看到就像蜂窝结构,可以减少光辐射,但无法阻止中子从一面通过。
但是反过来从材料的另一面,又能阻止中子和其他物质通过。