第(1/3)頁 很多人小時候都玩過一個游戲。 過年的時候將鞭炮點燃,然后用一個盆蓋住鞭炮,但鞭炮炸的情況。 簡單的說,聚變堆就和這差不多,而第一壁材料,就是那個盆。 第一壁材料有兩個核心問題,高能中子輻照和以及高通量氘氚(等離子體轟擊。 在高能中子輻照方面。 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。由于中子不帶電,無法用磁場約束,會直接轟擊到第一壁材料上產生損傷。 每個D-T聚變都會產生一個14.1 MeV的中子。由于中子不帶電,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1-10eV之間。 也就是說,一個14.1MeV的中子所攜帶的能量,足以破壞成百上萬個普通的化學鍵,這無疑會對材料造成難以恢復的損傷。 在聚變堆李,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,從而破壞整的原子排布。 原子被擊跑了,原來的地方自然就留下一個空位,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。 另外,被擊跑的原子并不會小時,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,這種尺寸的變化對正常服役的材料是致命的。 除了輻照腫脹,中子輻照在材料中產生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就會變成Re、Os、Hf、Ta。 時間一長,材料的組成會變得和開始時完全不一樣,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是能量還是通量上都要比聚變堆低很多,因此裂變堆材料的技術也無法直接移植到聚變堆中。 第(1/3)頁