帶著那張草圖，王總工程師離開了STAR仿星器研究所，當(dāng)天便返回了位于上京的核工業(yè)集團(tuán)總部，并且聯(lián)系了工程院里做磁流體發(fā)電方向的專家，就磁流體發(fā)電技術(shù)在可控聚變裝置上應(yīng)用的可行性展開了討論。
不過(guò)，雖說(shuō)帶隊(duì)的走了，但核工業(yè)集團(tuán)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(shù)上的問(wèn)題不斷交流著。
與此同時(shí)，STAR裝置的實(shí)驗(yàn)，也沒有就此停下。
在得到了充足的經(jīng)費(fèi)保障之后，研究所幾乎奢侈到了每隔三天便進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，以氫氣、氦氣分別為研究對(duì)象，觀測(cè)著等離子體在仿星器中的各種復(fù)雜的物理性質(zhì)。
甚至于，為了收集寶貴的數(shù)據(jù)，陸舟甚至下令向反應(yīng)室內(nèi)注入了1寶貴的氘/氚混合物，冒著損傷第一壁材料的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了一次試點(diǎn)火。
事實(shí)上，這次實(shí)驗(yàn)確實(shí)對(duì)STAR裝置造成了一定的損傷，但好在損傷仍然在可修復(fù)的范疇內(nèi)。不過(guò)即便是如此，整臺(tái)裝置也不得停堆檢修一個(gè)月的時(shí)間。
當(dāng)然了，雖然代價(jià)不菲，但回報(bào)也是相當(dāng)豐厚的。
他們不但驗(yàn)證了該技術(shù)思路實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)點(diǎn)火的可行性，還得到了一塊被攜帶著14MeV能量的中子束轟擊過(guò)的鋰薄片。
尤其是后者，其科研價(jià)值更是無(wú)法用金錢來(lái)?yè)Q算。
在國(guó)內(nèi)，大概也只有他們這里，能做這么奢侈的實(shí)驗(yàn)了。
此時(shí)此刻，這枚來(lái)之不易的鋰金屬薄片正安靜地躺在經(jīng)過(guò)特殊處理的無(wú)氧玻片中，由穿著防護(hù)服的工作人員放置在了掃描電鏡下觀察。
隔離室外的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，站在電腦前的陸舟等一眾研究人員，從屏幕上看到了從掃描電鏡上采集到的數(shù)據(jù)和圖片。
正如他們所預(yù)料中的那樣，原本規(guī)整的金屬表面，此刻已是千瘡百孔。
通過(guò)紅外光譜儀的檢測(cè)，在那彎彎曲曲的孔道中，甚至可以觀測(cè)到氦、氚元素殘留的痕跡。
值得高興的是，這說(shuō)明了攜帶著14MeV能量的中子束確實(shí)與63Li發(fā)生了反應(yīng)，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中成功回收了一部分的氚元素。
至于令人無(wú)奈的是……
他們面對(duì)的問(wèn)題實(shí)在是太多了，三言兩語(yǔ)根本說(shuō)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(huì)碎掉。”
“不用打賭，就算沒被中子束轟過(guò)，這玩意兒也談不上有多結(jié)實(shí)。”目不轉(zhuǎn)睛地盯著電腦屏幕中那些來(lái)之不易的數(shù)據(jù)，陸舟隨口說(shuō)道。
盛憲富搖了搖頭：“不只是輻照損傷的問(wèn)題，產(chǎn)氚增殖比也實(shí)在是太低了。而且最關(guān)鍵的問(wèn)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(fā)生反應(yīng)，而是在包層材料的內(nèi)部亂竄，就算生成了我們需要的氚素也被留在了材料的內(nèi)部，根本放不出來(lái)。”
攜帶著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。
并且，穿透第一壁的中子還不僅僅只是在第一壁上打個(gè)孔那么簡(jiǎn)單，它會(huì)像吹氣球一樣在第一壁材料的內(nèi)部形成空腔，最終導(dǎo)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(yán)重事故。
而這也是裂變反應(yīng)堆包層材料，無(wú)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(biāo)準(zhǔn)上，差了整整兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
到現(xiàn)在為止，他們的研究已經(jīng)進(jìn)入了未知的領(lǐng)域，而這也意味著，再也沒有前人的經(jīng)驗(yàn)可供參考了。接下來(lái)該怎么做，怎么解決這些問(wèn)題，全得依靠他們自己去思考。
思索了片刻之后，李昌夏教授試著提議道：“結(jié)構(gòu)材料改用鉬怎么樣？”
“鉬不行，”一瞬間便否定了這個(gè)提議，陸舟搖頭道，“鉬的耐熱性能不錯(cuò)，但在中子輻照下會(huì)嬗變成放射性元素。”
另一名研究員繼續(xù)提議道：“鎢呢？鎢的耐熱性能不錯(cuò)，嬗變產(chǎn)物是鋨和錸，不存在放射性問(wèn)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(wèn)題了。鎢的耐熱性是沒毛病，但塑性太差。熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致材料表面開裂……我在DIII-D實(shí)驗(yàn)室訪學(xué)的時(shí)候，那里有個(gè)報(bào)告專題，專門討論了這個(gè)問(wèn)題。總之，用鎢是不可能的。”
實(shí)驗(yàn)室里再次陷入了沉默。
這時(shí)候，一直目不轉(zhuǎn)睛地盯著屏幕中數(shù)據(jù)的陸舟，忽然開口了。
“如果無(wú)法將中子束擋在里面，我們?yōu)槭裁床豢紤]把它們放過(guò)去？”
“放過(guò)去？”盛憲富微微愣了下，隨即笑著搖了搖頭，“放過(guò)去了我們還如何回收反應(yīng)產(chǎn)生的中子？”
回收DT聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子，是整個(gè)核聚變反應(yīng)堆技術(shù)中的關(guān)鍵部分，畢竟氚資源的價(jià)格是氘的數(shù)萬(wàn)倍不止，不但論克賣，一克的成本更是高達(dá)30000美元（17年數(shù)據(jù)）。
如果不能回收反應(yīng)生成的中子，不但會(huì)造成大量的能量損失，更會(huì)因?yàn)殡傲魇Ф鴮?dǎo)致反應(yīng)堆“停堆”。
在理想情況下的聚變堆中，無(wú)論是氚還是中子，都是應(yīng)該做為中間產(chǎn)物一樣的東西保存下來(lái)的，最終產(chǎn)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(shuō)什么也得把它留下來(lái)。
聽到盛憲富這句反問(wèn)，陸舟淡淡笑了笑，繼續(xù)說(shuō)道。
“放過(guò)它們，不等于將它們放走。理論上無(wú)論我們?cè)趺丛O(shè)計(jì)第一壁的結(jié)構(gòu)，都無(wú)法避免中子束對(duì)金屬鍵的破壞。而偏偏金屬的自我修復(fù)能力太差，更存在著難以解決的嬗變問(wèn)題。”
“因此，我們何不將第一壁設(shè)置成允許中子通過(guò)、且自我修復(fù)能力較強(qiáng)的材料，再在第一壁的后方用液態(tài)63鋰回收中子。至于63鋰的另一側(cè)，則用一層鈹金屬包覆，用于反射穿透液鋰層而未發(fā)生反應(yīng)的中子。”
這種設(shè)計(jì)就相當(dāng)于將液態(tài)鋰夾在第一壁和鈹之間。
盛憲富低著頭思索了一會(huì)兒，覺得這個(gè)方法似乎是可行的，但總覺著哪里都存在問(wèn)題。
想了好一會(huì)兒，他從所能想到的問(wèn)題中，挑出最明顯的兩個(gè)提了出來(lái)。
“可是你說(shuō)的這種允許中子通過(guò)、且自我修復(fù)能力較強(qiáng)的材料該上哪找去？即便將鋰材料移到第一壁材料之后，我們依然無(wú)法解決中子輻射對(duì)結(jié)構(gòu)材料的損傷。而且，就如你所說(shuō)的，在第一壁之后回收氚素，我們又該如何將它從第一壁的背后搬運(yùn)回反應(yīng)堆中？”
聽到這兩個(gè)問(wèn)題，陸舟淡淡笑了笑說(shuō)：“第二個(gè)問(wèn)題其實(shí)不難解決，在液鋰的工作溫度下，無(wú)論是氚素還是氦素都以氣態(tài)形式存在，并且兩者是互不相溶的。”
“我們只需要對(duì)整個(gè)液鋰中子回收系統(tǒng)施加一個(gè)微弱的向上方向的力，就可以將生成的氚素搬運(yùn)到整個(gè)系統(tǒng)的上方。”
“再然后，我們只需要在整個(gè)系統(tǒng)的上方，對(duì)排出的‘氣體’進(jìn)行回收就行了。”
生成的氚與作為廢氣的氦，則重新注入反應(yīng)室內(nèi)加熱電離。至于如何將氦氣從反應(yīng)堆中排出，這就是偏濾器的工作了。
至于是選用水冷偏濾器還是鎢銅偏濾器或者其他偏濾器，這個(gè)到時(shí)候再看具體的需要進(jìn)行選擇便好。這一部分的技術(shù)雖然關(guān)鍵，但并非是無(wú)法解決的難點(diǎn)。
說(shuō)到這里，陸舟頓了頓，繼續(xù)說(shuō)道，“至于你說(shuō)的第一個(gè)問(wèn)題，這樣的材料在合金中是找不到的。所以，我們干脆把金屬整個(gè)拋棄掉好了！”
在聽到這句話的瞬間，不只是提出問(wèn)題的盛憲富，包括李昌夏教授在內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的所有人都愣住了。
拋棄金屬材料？
這……
這也太前衛(wèi)了點(diǎn)吧？
“結(jié)構(gòu)材料不用金屬？”李昌夏教授詫異地看著陸舟，“那用什么？”
難道用陶瓷？
雖然有研究所這么試過(guò)，效果也還湊合，但致命的是，陶瓷的導(dǎo)熱性能實(shí)在是太差了。
如果無(wú)法將產(chǎn)生的熱量從反應(yīng)堆中帶走，最終還是會(huì)出問(wèn)題。
“用碳，”停頓了片刻，陸舟用肯定的語(yǔ)氣說(shuō)道，“或者說(shuō)得更準(zhǔn)確點(diǎn)，用碳纖維復(fù)合材料！”
這到不是陸舟突發(fā)奇想想出來(lái)的辦法，在此之前他已經(jīng)思考了很久，甚至于最早在螺旋石7-X研究所與克雷伯教授閑談的時(shí)候，他便有在考慮了。
碳核相對(duì)穩(wěn)定，不易與中子發(fā)生反應(yīng)，并且可以起到對(duì)中子束一定緩沖的作用，使得中子束在與液鋰層接觸時(shí)，不至于大多數(shù)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(huì)以熱能的形式放出，而憑借著其本身良好的導(dǎo)熱性能，也能很輕松地將反應(yīng)堆內(nèi)部產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出。
至于耐熱性能，也完全沒問(wèn)題。
在不接觸空氣和氧化劑時(shí)，碳纖維材料能夠耐受3000度以上的高溫，可以與鎢的熔點(diǎn)媲美，完全符合第一壁材料的需要！
環(huán)視了一眼實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的眾人，陸舟開口說(shuō)道：“將低活化金屬材料從第一壁完全剔除，改用碳纖維作為第一壁材料以及主要結(jié)構(gòu)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，并由核電水泥包覆。如此一來(lái)，我們完全有希望解決氚滯留的問(wèn)題！”
至于選用什么樣的碳纖維復(fù)合材料，如何解決碳纖維復(fù)合材料的自修復(fù)問(wèn)題，這個(gè)課題會(huì)由金陵高等研究院的材料研究所負(fù)責(zé)研究。
雖然問(wèn)題很嚴(yán)峻，但陸舟有希望解決！
李昌夏教授忍不住道：“這也太……”
他想說(shuō)的是這也太匪夷所思了。
但這句話才說(shuō)道一半，便被盛憲富打斷了。
“不，說(shuō)不準(zhǔn)……這么做還真有希望！”
打斷了李教授的話，盛憲富用食指不斷地摩擦著下巴，眼中的神采愈發(fā)地明亮。
“我查閱過(guò)相關(guān)的文獻(xiàn)，用碳纖維代替部分奧氏體鋼和鎢鋼結(jié)構(gòu)，在國(guó)際可控聚變領(lǐng)域是一條和納米陶瓷同樣被看好的技術(shù)路線！”
“不過(guò)用碳纖維復(fù)合材料完全取代金屬材料，作為結(jié)構(gòu)材料的主體，以及將減速后的中子束放到包層材料外側(cè)與液鋰反應(yīng)，再通過(guò)搬運(yùn)作用將液鋰中的氚素回收……這些我還倒是第一次聽說(shuō)。”
這其中的難度恐怕不小，而且還不僅僅只是碳纖維復(fù)合材料本身的問(wèn)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(diǎn)只有1340度。
如果無(wú)法將熱量及時(shí)帶走，整個(gè)“液鋰中子回收系統(tǒng)”中的液鋰就存在被氣化的風(fēng)險(xiǎn)，輕則與反應(yīng)生成的氚氦混合物一同卷入反應(yīng)堆中，重則甚至可能將整個(gè)反應(yīng)堆炸掉……
還有停堆時(shí)液鋰凝固帶來(lái)的體積變化的問(wèn)題……
但正如陸舟所說(shuō)的那樣，這條思路似乎是可行的。
至少，值得一試！
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（昨天外出取材去了，）
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