聽完徐川的話語,眾人思索了起來。
可控核聚變反應堆腔室中的第一壁材料,目前無論是在華國也好,還是米國,亦或者歐盟等地方,主要考慮的材料還是金屬與合金。
第一壁,就是需要直接面對核反應堆熱輻射和高溫粒子風的設備內(nèi)壁。
同時為了能夠利用核聚變反應來發(fā)電,還必須要把核聚變產(chǎn)生的熱輻射和離子風給轉(zhuǎn)變成電能才行,這個把熱輻射和粒子風給轉(zhuǎn)變成電能的設備也要有第一壁做保護。
而除了中子束輻射、氘氚氦等各種高能粒子的沖擊外,第一壁材料還得承受高溫。
盡管反應堆腔室中高溫氘氚等離子體是處于磁場的約束中的,并不與第一壁材料接觸,但第一壁材料所面對的,仍然是數(shù)千度的高溫。
并不是每一種材料都能耐這種程度的高溫的,相對比其他的材料,金屬材料的性質(zhì)毫無疑問更適合。
這也是目前第一壁材料的主流是金屬與合金材料的主要原因。
但現(xiàn)在眼前這位,卻告訴他們與其在金屬材料中尋找一種抵抗材料,還不如將目光放在其他材料上看看。
這不由的讓眾人沉思了起來。
思索了一下后,水木大學的材料教授邢學興抬頭問道:“如果拋開金屬的話,能選擇的材料就不是很多了。”
“在前幾個月的時候,我參加了一場歐洲那邊的國際材料交流會,會議上和人聊過可控核聚變第一壁的材料,歐洲那邊似乎在研究用陶瓷材料做第一壁材料的可行性。”
“而且國際上也有一些研究機構(gòu)比較看好使用納米陶瓷材料,這是一條新路線。或許咱們也可以嘗試一下?”
徐川搖了搖頭,道:“陶瓷恐怕同樣行不通。”
“陶瓷材料的耐高溫性能和對抗中子輻照的性能雖然還不錯,能用。但陶瓷的導熱性太差了,如果無法將第一壁積累的熱量從反應堆中帶走,最終還是會出問題的。”
“石墨烯或者碳納米材料如何?”一旁,趙光貴思考了一會后開口問道:“如果從耐熱性方面考慮,碳材料在無氧環(huán)境下能達到三千五百度以上,超越了絕大部分的金屬材料。”
“同時一些碳材料的導熱性能也很不錯,比如石墨烯,石墨烯的導熱性就很優(yōu)秀,有利于表面熱量的導出。”
“我查閱過相關的文獻,用碳纖維代替鎢鉬等合金材料,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。”
“甚至部分研究所已經(jīng)在嘗試開始使用碳納米材料來代替部分金屬材料作為第一壁的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)了。”
徐川思索了一下,回道:“碳材料倒是可以考慮一下。”
“你說的沒錯,在不接觸空氣和氧化劑時,一些碳材料能夠承受三千度以上的高溫。在耐高溫這點,碳材料可以與鎢的熔點媲美,符合第一壁材料的需要。”
“但是如果應用到可控核聚變反應堆上的話,碳材料在高溫下也有個致命的缺點。”
聞言,其他人紛紛看了過來。
徐川笑了笑,接著道:“別忘了DT可控核聚變的燃料主要是氘和氚,它倆都是氫的同位素,具有氫的化學性質(zhì)。”
“這兩種物質(zhì)的高溫等離子體,一旦撞上碳材料,很容易被碳給吸收掉,除了有吸附作用以外,還有化學作用,把碳變成有機物。”
“不僅僅會改變材料的性質(zhì),影響第一壁性能的發(fā)揮的同時,也會消耗核聚變的燃料,降低核聚變的效率,尤其是對于昂貴且具有放射性的氚元素的吸收,是我們很不希望看到的。”
“畢竟本來氚就不夠,就稀缺,如果再被第一壁材料吸收了,我們的麻煩就大了。”
“不過碳納米材料的確可以考慮一下,拋開這個致命的缺點來說,碳納米材料理論上來說其實很適合。”
頓了頓,徐川抬頭看向趙光貴,笑道:“至于這個缺點如何去解決,這個問題就交給趙教授你了。”
“后續(xù)趙教授你這邊帶領一個小組專門研究一下吧,這或許是一條可行的路。”
聞言,趙光貴愣了一下,隨即臉色一喜,激動了起來:“我會盡全力的!”
能在可控核聚變這種超級工程中獨立率領一個項目小組,這可謂是一個偌大的機緣。
有這份經(jīng)歷,以后無論去哪里工作,都是會被搶著要的。
而且在這里搞研究,并不用擔心科研經(jīng)費的問題。
有眼前這位大佬在,經(jīng)費就不是問題。
當然,這并不代表他能隨意的揮霍經(jīng)費什么的,也沒辦法將經(jīng)費揣進自己的兜里,但至少,在研究試錯、探索新路線等方面,不用操心經(jīng)費會因長久沒有成果而中斷。
搞學術,大部分都還是講情懷講夢想的。
誰不想發(fā)幾篇頂級的SCI期刊呢?誰不想自己做出來個青史留名的研究成果呢?
徐川沒太在意這些,笑了笑,鼓勵道:“加油吧。哪怕這條路沒法探索出來,也希望你能在碳納米材料上摸索出一些有用的東西。”
一旁,趙鴻志好奇的問道:“徐院士,拋開納米陶瓷和碳納米材料外,你的選擇是什么?”
聞言,其他人也紛紛看了過來,好奇徐川的選擇到底是什么。
畢竟在這位大佬否決掉金屬材料、納米陶瓷和碳納米材料后,第一壁材料留下的選擇空間就幾乎沒多少了。
徐川笑了笑,道:“老實說我并沒有什么選擇合適的材料路線,不過針對除了中子輻射外的其他的輻射,我倒是可以想辦法解決。”
“????”
實驗室中,不少人一臉的問號,但很快,就有人反應了過來。
水木大學的材料教授邢學興一臉感興趣的問道:“是前兩年徐院士您用于核廢料發(fā)電上的‘核能β輻射能聚集轉(zhuǎn)換電能’技術?”
在加入棲霞可控核聚變工程前,他對于眼前這位年輕至極的大佬做過一些了解。
拋開他在數(shù)學物理天文這些理論上的成果來說,這位大佬在材料學領域的成果也可以說是國內(nèi)的巔峰。
其他人可能沒多少感覺,畢竟在理論方面諾貝爾獎、菲爾茲獎、七大千禧年難題等名頭實在太大了。
但作為核能材料領域的他,怎么可能對那種能解決核廢料的技術沒感覺?
核廢料可是世界頂級難題,自從核能被利用起來,核輻射就是個讓各國都無比頭大的問題。
如果不是眼前這位前兩年創(chuàng)造的奇跡,恐怕現(xiàn)在華國還在如何為越來越多的核廢料頭疼。
當然,他也只是清楚有這么一項技術能解決輻射難題,具體到底是怎么樣的并不知道。
畢竟這是‘核能β輻射能聚集轉(zhuǎn)換電能機制’技術的核心,嚴格保密的東西。
聽到邢學興教授的話,徐川輕笑著點了點頭,道:“沒錯。在‘核能β輻射能聚集轉(zhuǎn)換電能機制’技術中,有一項專門用于構(gòu)造材料的技術,叫‘原子循環(huán)’。”
“各種輻射的危害在于超強的電離能力,能破壞傳統(tǒng)材料的晶界、結(jié)構(gòu)等性質(zhì),會導致材料脆化、弱化失去特性等。
“但如果有一種材料的晶界結(jié)構(gòu)修復速度能跟上核輻射的電離能力呢?那么是不是就能意味著它能完美的攔截住各種輻射?”
“‘原子循環(huán)技術’就是基于這樣的理論建立的起來的。”
“通過這項技術構(gòu)造出來的材料,能在遭受到輻射破壞,晶界被電離后迅速完成自我修復,重新凝結(jié)成穩(wěn)定的晶界結(jié)構(gòu)。”
“我想,如果找到一種合適的材料,再通過這種技術構(gòu)造出來,應該是能充當?shù)谝槐诓牧厦鎸Ω邷氐入x子體的各種輻射和高能粒子的。”
三年前他回國的時候,就想過了在可控核聚變這條道路上該怎么走了。
回國后接手的第一個項目,一方面的確是解決了核廢料難題,另一方面,未嘗不是在為可控核聚變鋪路。
‘原子循環(huán)’與‘輻射晶構(gòu)’這兩項技術,用在可控核聚變反應堆腔室中的第一壁理論上來說是完全沒問題的。
邢學興感興趣的思索了一下,道:“我之前了解過一些核廢料方面的東西,從理論上來說,能夠處理高濃度核廢料輻射難題的材料,應用在第一壁上應該是沒問題的。”
“當然,利用你說的這項技術合成的材料的選擇方面需要考慮。至少在溫度、抗粒子沖擊等方面需要注意。”
頓了頓,邢學興接著好奇的問道:“輻射和高能粒子的沖擊可以被吸收搞定,那中子束和中子輻照呢?”
“要知道第一壁材料面對的最強難題就是中子輻照,攜帶強能量的中子輻照能破壞所有材料的結(jié)構(gòu),甚至會造成空腔結(jié)構(gòu),導致第一壁材料整體的腫脹脆化等問題。”
“我想,你這種技術應該沒法吸收中子吧?至少大規(guī)模的吸收是不可能的。”
“畢竟中子在可控核聚變中還有用,如果吸收了,氚自持就沒法完成了。”
“所以中子你該怎么處理?”