徐蒙和葉臻、陽源對視了一眼,轉身跟上了高長安。
高長安帶著他上了三樓,推開了盡頭一間小會議室的門。
肖宿已經坐在裡面了,手邊擺著一臺開啟的平板電腦,螢幕上是一組託卡馬克的磁約束位形資料。
見徐蒙進來,他抬了抬頭。
“你們的託卡馬克,現在具體是什麼情況?”
徐蒙深吸了一口氣,從頭講起。
他們研究所的託卡馬克裝置名叫“夸父”,在去年已經完成了等離子體溫度超過一億度、持續約束時間突破一百秒的實驗,這個成績在全球可控核聚變領域都是穩居第一梯隊的了。
但是,距離真正的工程化應用還是有非常遙遠的一段距離的,核心瓶頸主要有三個:第一個就是等離子體的穩態約束時間不長。
邊界局域模和扭曲模這些不穩定性會不斷撕裂磁約束場,導致約束時間只能做到百秒量級。
這也是徐蒙目前最頭疼的一個問題了。
要從一百秒的約束時間,躍升到肖宿需要的月級燃燒,光靠“夸父”現在的位形設計是不可能的,必須要把邊界局域模的爆發頻率和強度都壓下去,而且至少要壓下一個數量級,讓邊緣不再像海浪一樣反反覆覆地拍打約束壁才行。
而要達到這樣的效果就需要重新設計邊緣磁剪下,讓邊界層的磁力線更“陡”,用幾何本身堵死不穩定性的增長通道。
而芯部的扭曲模,則需要靠中心電流剖面的主動整形來抑制,主動把電流分佈修成一種不容易激發扭曲的形態。
說起來就幾句話,但是做起來,每一行都需要新的控制演算法、新的線圈配比方案,甚至是新的診斷手段去即時感知等離子體內部的細微變化,根本沒那麼容易推進。
徐蒙他們這些年一直在往這個方向推,但是因為底層的磁體位形先天就有缺口,進展十分的緩慢,幾乎可以說是一直在原地踏步。
第二個瓶頸就是高熱負荷部件的材料問題了。
要知道在聚變堆裡面最慘的位置就是偏濾器靶板了。那裡是等離子體廢熱和粒子流排出的唯一通道,所有從約束區洩漏出來的能量都要撞到那塊板上。
現在“夸父”靶板承受的熱流密度已經逼近鎢合金的物理極限了,再高就會開始熔化、昇華、濺射,而濺射出來的鎢雜質又會反過來汙染等離子體,最終形成惡性迴圈。
肖宿圖紙上寫的那個熱流密度比“夸父”現在能承受的還高出了一個數量級,徐蒙算了無數次,現有的任何材料體系根本沒有能夠扛住的,要想達到那個效果,除非材料本身的微觀結構被重新設計,從原子排列的層面把熱傳導路徑和力學承載路徑解耦,讓材料既能導熱又不被熱應力撕裂。
這一點他們根本沒有想過。
而第三個問題就是聚變增益太低了。
現在最好的Q值剛過一,離Q大於五十的目標還隔著很長的一段距離。
這條路,每一項都是硬骨頭,每一項都需要時間、人才、和一點運氣。
“肖教授,我這樣說可能有點喪氣。”徐蒙苦笑了一下,“但這就是我們目前的真實水平。”
“要達到你圖紙上的指標,我這心裡,說實話,沒底。”
肖宿聽他說完,沒有馬上說話。
徐蒙說的這些,他在設計飛船推進系統的時候就已經想到了。
約束穩定性、材料熱負荷、聚變增益,這三個問題只要是研究核聚變都不可能忽略的,而且每一個都是硬骨頭。
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