大国院士 第三百九十二章：第一壁材料！

听完徐川的话语，众人思索了起来。

可控核聚变反应堆腔室中的第一壁材料，目前无论是在华国也好，还是米国，亦或者欧盟等地方，主要考虑的材料还是金属与合金。

第一壁，就是需要直接面对核反应堆热辐射和高温粒子风的设备内壁。

同时为了能够利用核聚变反应来发电，还必须要把核聚变产生的热辐射和离子风给转变成电能才行，这个把热辐射和粒子风给转变成电能的设备也要有第一壁做保护。

而除了中子束辐射、氘氚氦等各种高能粒子的冲击外，第一壁材料还得承受高温。

尽管反应堆腔室中高温氘氚等离子体是处于磁场的约束中的，并不与第一壁材料接触，但第一壁材料所面对的，仍然是数千度的高温。

并不是每一种材料都能耐这种程度的高温的，相对比其他的材料，金属材料的性质毫无疑问更适合。

这也是目前第一壁材料的主流是金属与合金材料的主要原因。

但现在眼前这位，却告诉他们与其在金属材料中寻找一种抵抗材料，还不如将目光放在其他材料上看看。

这不由的让众人沉思了起来。

.......

思索了一下后，水木大学的材料教授邢学兴抬头问道：“如果抛开金属的话，能选择的材料就不是很多了。”

“在前几个月的时候，我参加了一场欧洲那边的国际材料交流会，会议上和人聊过可控核聚变第一壁的材料，欧洲那边似乎在研究用陶瓷材料做第一壁材料的可行性。”

“而且国际上也有一些研究机构比较看好使用纳米陶瓷材料，这是一条新路线。或许咱们也可以尝试一下？”

徐川摇了摇头，道：“陶瓷恐怕同样行不通。”

“陶瓷材料的耐高温性能和对抗中子辐照的性能虽然还不错，能用。但陶瓷的导热性太差了，如果无法将第一壁积累的热量从反应堆中带走，最终还是会出问题的。”

“石墨烯或者碳纳米材料如何？”一旁，赵光贵思考了一会后开口问道：“如果从耐热性方面考虑，碳材料在无氧环境下能达到三千五某度以上，超越了绝大部分的金属材料。”

“同时一些碳材料的导热性能也很不错，比如石墨烯，石墨烯的导热性就很优秀，有利于表面热量的导出。”

“我查阅过相关的文献，用碳纤维代替钨钼等合金材料，在国际可控聚变领域是一条和纳米陶瓷同样被看好的技术路线。”

“甚至部分研究所已经在尝试开始使用碳纳米材料来代替部分金属材料作为第一壁的内壁结构了。”

徐川思索了一下，回道：“碳材料倒是可以考虑一下。”

“你说的没错，在不接触空气和氧化剂时，一些碳材料能够承受三千度以上的高温。在耐高温这点，碳材料可以与钨的熔点媲美，符合第一壁材料的需要。”

“但是如果应用到可控核聚变反应堆上的话，碳材料在高温下也有个致命的缺点。”

闻言，其他人纷纷看了过来。

徐川笑了笑，接着道：“别忘了DT可控核聚变的燃料主要是氘和氚，它俩都是氢的同位素，具有氢的化学性质。”

“这两种物质的高温等离子体，一旦撞上碳材料，很容易被碳给吸收掉，除了有吸附作用以外，还有化学作用，把碳变成有机物。”

“不仅仅会改变材料的性质，影响第一壁性能的发挥的同时，也会消耗核聚变的燃料，降低核聚变的效率，尤其是对于昂贵且具有放射性的氚元素的吸收，是我们很不希望看到的。”

“毕竟本来氚就不够，就稀缺，如果再被第一壁材料吸收了，我们的麻烦就大了。”

“不过碳纳米材料的确可以考虑一下，抛开这个致命的缺点来说，碳纳米材料理论上来说其实很适合。”

顿了顿，徐川抬头看向赵光贵，笑道：“至于这个缺点如何去解决，这个问题就交给赵教授你了。”

“后续赵教授你这边带领一个小组专门研究一下吧，这或许是一条可行的路。”

闻言，赵光贵愣了一下，随即脸色一喜，激动了起来：“我会尽全力的！”

能在可控核聚变这种超级工程中独立率领一个项目小组，这可谓是一个偌大的机缘。

有这份经历，以后无论去哪里工作，都是会被抢着要的。

而且在这里搞研究，并不用担心科研经费的问题。

有眼前这位大老在，经费就不是问题。

当然，这并不代表他能随意的挥霍经费什么的，也没办法将经费揣进自己的兜里，但至少，在研究试错、探索新路线等方面，不用操心经费会因长久没有成果而中断。

搞学术，大部分都还是讲情怀讲梦想的。

谁不想发几篇顶级的SCI期刊呢？谁不想自己做出来个青史留名的研究成果呢？

徐川没太在意这些，笑了笑，鼓励道：“加油吧。哪怕这条路没法探索出来，也希望你能在碳纳米材料上摸索出一些有用的东西。”

一旁，赵鸿志好奇的问道：“徐院士，抛开纳米陶瓷和碳纳米材料外，你的选择是什么？”

闻言，其他人也纷纷看了过来，好奇徐川的选择到底是什么。

毕竟在这位大老否决掉金属材料、纳米陶瓷和碳纳米材料后，第一壁材料留下的选择空间就几乎没多少了。

徐川笑了笑，道：“老实说我并没有什么选择合适的材料路线，不过针对除了中子辐射外的其他的辐射，我倒是可以想办法解决。”

“？？？？”

实验室中，不少人一脸的问号，但很快，就有人反应了过来。

水木大学的材料教授邢学兴一脸感兴趣的问道：“是前两年徐院士您用于核废料发电上的‘核能β辐射能聚集转换电能’技术？”

在加入栖霞可控核聚变工程前，他对于眼前这位年轻至极的大老做过一些了解。

抛开他在数学物理天文这些理论上的成果来说，这位大老在材料学领域的成果也可以说是国内的巅峰。

其他人可能没多少感觉，毕竟在理论方面诺贝尔奖、菲尔兹奖、七大千禧年难题等名头实在太大了。

但作为核能材料领域的他，怎么可能对那种能解决核废料的技术没感觉？

核废料可是世界顶级难题，自从核能被利用起来，核辐射就是个让各国都无比头大的问题。

如果不是眼前这位前两年创造的奇迹，恐怕现在华国还在如何为越来越多的核废料头疼。

当然，他也只是清楚有这么一项技术能解决辐射难题，具体到底是怎么样的并不知道。

毕竟这是‘核能β辐射能聚集转换电能机制’技术的核心，严格保密的东西。

.......

听到邢学兴教授的话，徐川轻笑着点了点头，道：“没错。在‘核能β辐射能聚集转换电能机制’技术中，有一项专门用于构造材料的技术，叫‘原子循环’。”

“各种辐射的危害在于超强的电离能力，能破坏传统材料的晶界、结构等性质，会导致材料脆化、弱化失去特性等。

“但如果有一种材料的晶界结构修复速度能跟上核辐射的电离能力呢？那么是不是就能意味着它能完美的拦截住各种辐射？”

“‘原子循环技术’就是基于这样的理论建立的起来的。”

“通过这项技术构造出来的材料，能在遭受到辐射破坏，晶界被电离后迅速完成自我修复，重新凝结成稳定的晶界结构。”

“我想，如果找到一种合适的材料，再通过这种技术构造出来，应该是能充当第一壁材料面对高温等离子体的各种辐射和高能粒子的。”

三年前他回国的时候，就想过了在可控核聚变这条道路上该怎么走了。

回国后接手的第一个项目，一方面的确是解决了核废料难题，另一方面，未尝不是在为可控核聚变铺路。

‘原子循环’与‘辐射晶构’这两项技术，用在可控核聚变反应堆腔室中的第一壁理论上来说是完全没问题的。

邢学兴感兴趣的思索了一下，道：“我之前了解过一些核废料方面的东西，从理论上来说，能够处理高浓度核废料辐射难题的材料，应用在第一壁上应该是没问题的。”

“当然，利用你说的这项技术合成的材料的选择方面需要考虑。至少在温度、抗粒子冲击等方面需要注意。”

顿了顿，邢学兴接着好奇的问道：“辐射和高能粒子的冲击可以被吸收搞定，那中子束和中子辐照呢？”

“要知道第一壁材料面对的最强难题就是中子辐照，携带强能量的中子辐照能破坏所有材料的结构，甚至会造成空腔结构，导致第一壁材料整体的肿胀脆化等问题。”

“我想，你这种技术应该没法吸收中子吧？至少大规模的吸收是不可能的。”

“毕竟中子在可控核聚变中还有用，如果吸收了，氚自持就没法完成了。”

“所以中子你该怎么处理？”

.......

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