“王工提到的问题非常关键。
我的想法是,在多孔材料的基体骨架表面,预先制备一层超薄、连续、结构稳定,并且与液态金属具有良好浸润性的阻隔\/引导涂层。
这层涂层的存在,可以主动调控液态金属在多孔结构内的浸润行为和稳定性,隔离中子辐照等对基体-金属界面的直接破坏。”
孙立听到这里,立刻从文件夹里抽出一份报告走上前:
“奕哥,你这个思路我们也尝试过!我们试验了添加氮化钽以及其他几种难熔金属氮化物作为涂层材料。”
他将报告递给陈奕,指着上面的数据曲线,
“但是超算模拟和初步的高温浸润实验结果显示,效果都不理想,涂层要么在高温下与液态锂发生反应,要么自身在热循环中开裂剥落,稳定性无法保证。”
陈奕快速浏览着报告上的数据和模拟图像,眉头微蹙,随即又舒展开来。
他抬起头,看向孙立和王景深,一针见血地指出了问题的核心:
“问题可能不出在涂层设计本身,而在于液态锂的纯度。”
他用笔重点敲了敲白板:“你们实验和模拟中使用的液态锂,纯度是多少?”
孙立愣了一下,回想道:“是99.9%的高纯锂。”
陈奕摇了摇头,语气肯定:
“不够!对于核级应用,尤其是这种需要极端稳定界面的情况,液态锂的纯度必须达到99.99%以上!
你们这99.9%的锂里面,含有的钾、钙、钠等微量杂质,在高温和辐照环境下,会优先在界面处偏聚、反应,极大地破坏涂层的稳定性和浸润性!
必须进行进一步的高真空蒸馏提纯,彻底去除这些活性杂质!”
“原来是这样!”
孙立猛地一拍脑袋,脸上露出恍然大悟的神情,和王景深对视一眼,都看到了对方眼中的兴奋,
“我们一直盯着涂层材料优化,却忽略了原料纯度这个基础问题!
明白了,奕哥!开完会我们材料组立刻着手搭建高真空蒸馏装置,制备4N级高纯锂进行实验!”
困扰多日的技术瓶颈似乎找到了突破口,会议室里的气氛瞬间活跃了不少。
陈奕放下笔,目光转向会议室里的其他专家,尤其是物理和化学组的成员:
“好,关于第一壁材料的核心思路,我们先按照这个方向推进。
接下来,讨论第二个关键难题——氚燃料的自持循环。
各位专家,对于基于液态金属包层的氚循环,大家目前有什么看法或者遇到了哪些具体困难?”
秦璐立刻坐直了身体,代表物理组发言,语速很快:
“陈总工,基于液态金属包层,氚增殖的理论前景很好。
但工程上最大的挑战有三个:磁流体动力学效应、对结构材料的腐蚀性、以及复杂的化学反应与渗透问题。”
她拿起自己面前的笔记本看了看:
“目前,对于化学反应和氚渗透问题,我们初步的解决方案是,在包层系统内建立全覆盖的惰性保护气氛,并设计中间回路进行隔离,让参与核反应的液态金属回路与直接提取氚的化工回路分开,降低风险和复杂性。但是……”
她顿了顿,脸上露出棘手的神色:
“对于hd效应导致的巨大流动压降、传热恶化、以及可能引发的流动不稳定性,还有高温液态金属对结构材料的长周期腐蚀问题,目前还没有找到特别经济有效的解决方案。
如果强行抑制hd效应,比如采用高电阻率的涂层或者分割流道,又会严重影响传热效率和氚的增殖提取效率,这是一个两难的选择。”