第522章 不走尋常路
帶著那張草圖，王總工程師離開了STAR仿星器研究所，當天便返回了位於上京的核工業集團總部，並且聯係了工程院裏做磁流體發電方向的專家，就磁流體發電技術在可控聚變裝置上應用的可行性展開了討論。
不過，雖說帶隊的走了，但核工業集團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上的問題不斷交流著。
與此同時，STAR裝置的實驗，也沒有就此停下。
在得到了充足的經費保障之後，研究所幾乎奢侈到了每隔三天便進行一次實驗，以氫氣、氦氣分別為研究對象，觀測著等離子體在仿星器中的各種複雜的物理性質。
甚至於，為了收集寶貴的數據，陸舟甚至下令向反應室內注入了1mg寶貴的氘/氚混合物，冒著損傷第一壁材料的風險進行了一次試點火。
事實上，這次實驗確實對STAR裝置造成了一定的損傷，但好在損傷仍然在可修複的範疇內。不過即便是如此，整台裝置也不得停堆檢修一個月的時間。
當然了，雖然代價不菲，但回報也是相當豐厚的。
他們不但驗證了該技術思路實現聚變反應點火的可行性，還得到了一塊被攜帶著14MeV能量的中子束轟擊過的鋰薄片。
尤其是後者，其科研價值更是無法用金錢來換算。
在國內，大概也隻有他們這裏，能做這麽奢侈的實驗了。
此時此刻，這枚來之不易的鋰金屬薄片正安靜地躺在經過特殊處理的無氧玻片中，由穿著防護服的工作人員放置在了掃描電鏡下觀察。
隔離室外的實驗室內，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據和圖片。
正如他們所預料中的那樣，原本規整的金屬表麵，此刻已是千瘡百孔。
通過紅外光譜儀的檢測，在那彎彎曲曲的孔道中，甚至可以觀測到氦、氚元素殘留的痕跡。
值得高興的是，這說明了攜帶著14MeV能量的中子束確實與63Li發生了反應，他們在實驗中成功回收了一部分的氚元素。
至於令人無奈的是……
他們麵對的問題實在是太多了，三言兩語根本說不完。
看電腦屏幕中的圖像，李昌夏教授輕輕歎了口氣。
“我敢打賭，這玩意兒輕輕碰一下就會碎掉。”
“不用打賭，就算沒被中子束轟過，這玩意兒也談不上有多結實。”目不轉睛地盯著電腦屏幕中那些來之不易的數據，陸舟隨口說道。
盛憲富搖了搖頭：“不隻是輻照損傷的問題，產氚增殖比也實在是太低了。而且最關鍵的問題還不是在回收本身上。中子束攜帶的能量太高，往往不是和表麵的63Li發生反應，而是在包層材料的內部亂竄，就算生成了我們需要的氚素也被留在了材料的內部，根本放不出來。”
攜帶著14Mev能量的中子就像一顆炮彈，在它的麵前一切金屬鍵都像玩具一樣不堪一擊。
並且，穿透第一壁的中子還不僅僅隻是在第一壁上打個孔那麽簡單，它會像吹氣球一樣在第一壁材料的內部形成空腔，最終導致第一壁材料整體的腫脹、脆化、甚至是表麵材料脫落，從而造成嚴重事故。
而這也是裂變反應堆包層材料，無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準上，差了整整兩個數量級。
到現在為止，他們的研究已經進入了未知的領域，而這也意味著，再也沒有前人的經驗可供參考了。接下來該怎麽做，怎麽解決這些問題，全得依靠他們自己去思考。
思索了片刻之後，李昌夏教授試著提議道：“結構材料改用鉬怎麽樣？”
“鉬不行，”一瞬間便否定了這個提議，陸舟搖頭道，“鉬的耐熱性能不錯，但在中子輻照下會嬗變成放射性元素。”
另一名研究員繼續提議道：“鎢呢？鎢的耐熱性能不錯，嬗變產物是鋨和錸，不存在放射性問題！”
這次都不用陸舟開口了，李昌夏教授搖了搖頭，“老生常談的問題了。鎢的耐熱性是沒毛病，但塑性太差。熱應力會導致材料表麵開裂……我在DIII-D實驗室訪學的時候，那裏有個報告專題，專門討論了這個問題。總之，用鎢是不可能的。”
實驗室裏再次陷入了沉默。
這時候，一直目不轉睛地盯著屏幕中數據的陸舟，忽然開口了。
“如果無法將中子束擋在裏麵，我們為什麽不考慮把它們放過去？”
“放過去？”盛憲富微微愣了下，隨即笑著搖了搖頭，“放過去了我們還如何回收反應產生的中子？”
回收DT聚變反應中產生的中子，是整個核聚變反應堆技術中的關鍵部分，畢竟氚資源的價格是氘的數萬倍不止，不但論克賣，一克的成本更是高達30000美元（17年數據）。
如果不能回收反應生成的中子，不但會造成大量的能量損失，更會因為氚流失而導致反應堆“停堆”。
在理想情況下的聚變堆中，無論是氚還是中子，都是應該做為中間產物一樣的東西保存下來的，最終產生的廢料隻有氦氣以及熱量。
所以，將中子放走是不可能放走的，說什麽也得把它留下來。
聽到盛憲富這句反問，陸舟淡淡笑了笑，繼續說道。
“放過它們，不等於將它們放走。理論上無論我們怎麽設計第一壁的結構，都無法避免中子束對金屬鍵的破壞。而偏偏金屬的自我修複能力太差，更存在著難以解決的嬗變問題。”
“因此，我們何不將第一壁設置成允許中子通過、且自我修複能力較強的材料，再在第一壁的後方用液態63鋰回收中子。至於63鋰的另一側，則用一層鈹金屬包覆，用於反射穿透液鋰層而未發生反應的中子。”
這種設計就相當於將液態鋰夾在第一壁和鈹之間。
盛憲富低著頭思索了一會兒，覺得這個方法似乎是可行的，但總覺著哪裏都存在問題。
想了好一會兒，他從所能想到的問題中，挑出最明顯的兩個提了出來。
“可是你說的這種允許中子通過、且自我修複能力較強的材料該上哪找去？即便將鋰材料移到第一壁材料之後，我們依然無法解決中子輻射對結構材料的損傷。而且，就如你所說的，在第一壁之後回收氚素，我們又該如何將它從第一壁的背後搬運回反應堆中？”
聽到這兩個問題，陸舟淡淡笑了笑說：“第二個問題其實不難解決，在液鋰的工作溫度下，無論是氚素還是氦素都以氣態形式存在，並且兩者是互不相溶的。”
“我們隻需要對整個液鋰中子回收係統施加一個微弱的向上方向的力，就可以將生成的氚素搬運到整個係統的上方。”
“再然後，我們隻需要在整個係統的上方，對排出的‘氣體’進行回收就行了。”
生成的氚與作為廢氣的氦，則重新注入反應室內加熱電離。至於如何將氦氣從反應堆中排出，這就是偏濾器的工作了。
至於是選用水冷偏濾器還是鎢銅偏濾器或者其他偏濾器，這個到時候再看具體的需要進行選擇便好。這一部分的技術雖然關鍵，但並非是無法解決的難點。
說到這裏，陸舟頓了頓，繼續說道，“至於你說的第一個問題，這樣的材料在合金中是找不到的。所以，我們幹脆把金屬整個拋棄掉好了！”
在聽到這句話的瞬間，不隻是提出問題的盛憲富，包括李昌夏教授在內，實驗室內的所有人都愣住了。
拋棄金屬材料？
這……
這也太前衛了點吧？
“結構材料不用金屬？”李昌夏教授詫異地看著陸舟，“那用什麽？”
難道用陶瓷？
雖然有研究所這麽試過，效果也還湊合，但致命的是，陶瓷的導熱性能實在是太差了。
如果無法將產生的熱量從反應堆中帶走，最終還是會出問題。
“用碳，”停頓了片刻，陸舟用肯定的語氣說道，“或者說得更準確點，用碳纖維複合材料！”
這到不是陸舟突發奇想想出來的辦法，在此之前他已經思考了很久，甚至於最早在螺旋石7-X研究所與克雷伯教授閑談的時候，他便有在考慮了。
碳核相對穩定，不易與中子發生反應，並且可以起到對中子束一定緩衝的作用，使得中子束在與液鋰層接觸時，不至於大多數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，則會以熱能的形式放出，而憑借著其本身良好的導熱性能，也能很輕鬆地將反應堆內部產生的熱量導出。
至於耐熱性能，也完全沒問題。
在不接觸空氣和氧化劑時，碳纖維材料能夠耐受3000度以上的高溫，可以與鎢的熔點媲美，完全符合第一壁材料的需要！
環視了一眼實驗室內的眾人，陸舟開口說道：“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構材料，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，並由核電水泥包覆。如此一來，我們完全有希望解決氚滯留的問題！”
至於選用什麽樣的碳纖維複合材料，如何解決碳纖維複合材料的自修複問題，這個課題會由金陵高等研究院的材料研究所負責研究。
雖然問題很嚴峻，但陸舟有希望解決！
李昌夏教授忍不住道：“這也太……”
他想說的是這也太匪夷所思了。
但這句話才說道一半，便被盛憲富打斷了。
“不，說不準……這麽做還真有希望！”
打斷了李教授的話，盛憲富用食指不斷地摩擦著下巴，眼中的神采愈發地明亮。
“我查閱過相關的文獻，用碳纖維代替部分奧氏體鋼和鎢鋼結構，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！”
“不過用碳纖維複合材料完全取代金屬材料，作為結構材料的主體，以及將減速後的中子束放到包層材料外側與液鋰反應，再通過搬運作用將液鋰中的氚素回收……這些我還倒是第一次聽說。”
這其中的難度恐怕不小，而且還不僅僅隻是碳纖維複合材料本身的問題。比如在溫度的控製上。第一壁的碳纖維材料工作溫度在3000度左右，而鋰金屬的沸點隻有1340度。
如果無法將熱量及時帶走，整個“液鋰中子回收係統”中的液鋰就存在被氣化的風險，輕則與反應生成的氚氦混合物一同卷入反應堆中，重則甚至可能將整個反應堆炸掉……
還有停堆時液鋰凝固帶來的體積變化的問題……
但正如陸舟所說的那樣，這條思路似乎是可行的。
至少，值得一試！-
（昨天外出取材去了，今天隻有一更了T.T）