由于聚變堆運行過程中產生的14v的聚變中子以及嬗變產物氫氦等會在氚增殖劑中產生各種缺陷,這些缺陷會影響氚的滲透滯留行為,因此增殖劑中氚的輸運是一個非常復雜的過程。
目前來說,在各國可控核聚變的研究過程中,針對氚自持技術一般有兩條路線。
分別是固態增殖劑和液態增殖劑兩種。
從名字上來說,就能夠理解。
固態增殖劑是采用硅酸鋰、鈦酸鋰、鋯酸鋰、氧化鋰等材料制成耐高溫陶瓷小球,然后安置在第一壁的包層中,再通過高能中子撞擊產生氚素。
工作的時候時,氘氚聚變反應產生的14v高能中子會與小球中的鋰反應生成氚,而后在合適的溫度下通過氦氣的吹洗將所產生的氚提取出來。
缺點在于固態氚增殖劑由于鋰質量分數較低,氚增殖能力不高,需要專門安排高成本的中子倍增劑。
這是它的主要缺點。
而液態增殖劑采用含有鋰的液態金屬,如鉛鋰ib、鋰i或者熔鹽如氟鋰鈹fibe等等作為增殖材料。
相對于固態增殖劑來說,液態增殖劑具有諸多優點。
比如高氚增值能力,液態的鋰i原子含量高,加之增殖劑本身就帶有中子倍增元素如鉛b、鈹be,無需再增加中子倍增劑。
又或者復雜的幾何和適應性,畢竟是液態的,可以填滿每一次包層,無需復雜的機械加工過程。
再或者沒有壽命限制,液態材料可以隨時導出,進行流動更換,不需要停機等等。
但液態的鋰材料,在氚自持過程中也有著巨大的缺陷。
在磁約束聚變反應堆內,高溫等離子體通過高強度的磁場進行約束。
而強磁場不僅對等離子體起到約束作用,同時也產生了負面的影響引起磁流體動力學hd效應。
導電的流體在磁場中運動時會產生感應電動勢,進而產生感應電流,感應電流與磁場相互作用產生反方向的體積力即洛倫茲力,進而阻礙流體運動,即hd效應出現。
而hd效應的產生嚴重影響著液態金屬的流動特性不說,還會對極大的增加結構材料的腐蝕問題。
除此之外,它還會引起湍流特性的改變,壓制湍流影響流體傳熱性能。
如果這些問題不解決,液態鋰的hd效應帶來的問題會對聚變堆液態包層的發展和聚變堆整個系統的安全造成極大的危害。
從這方面來看,它的可用性遠不如固態增殖循環。
因此破曉研究所這邊,雖然分了固態液態鋰增殖兩條研究路線,但主要的方向還是放在固態增殖上。
因為安全,不會影響可控核聚變反應堆。
不過在徐川遞過來的這些稿紙上,他看到了解決液態鋰增殖氚素的希望。
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