中国“人造太阳”取得重大进展，攻克第一壁材料，可抗上亿度高温

实现可控的核聚变能够有效的提高核能的利用效率，但是作为核聚变的装置材料，却需要面对上亿度的超级高温，这让很多国家都犯了难。

然而，近日中国的“人造太阳”工程取得重大进展，即我们已经攻克了核聚变装置的第一壁材料制造技术。第一壁材料对于“人造太阳”的工程究竟有何意义?它的出现，又将给中国的核聚变事业带来怎样的影响呢?

核聚变的可控性

核能的利用是人类文明发展史上一个重要的里程碑，但是直至目前我们所使用的核能都是来源于核裂变所释放的能量。

2022年年底，美国的加州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室，在核聚变实验方面取得了重大突破。即核聚变反应堆中实现净能量的增益，即产生新的能源量大于所消耗的旧有能源量。这一重大发现，让人们兴奋不已，不少人坚信我们利用核聚变的时代即将来临。

很多人不能理解为什么我们一定要研究核聚变，我们所熟悉的恒星太阳，其本身就是一个核聚变反应场。通过内部源源不断的挤压，使得核能不断对外释放，形成高能粒子、电磁波等能量形式。

和裂变相比，聚变的能量损益小于能量释放，而且更加清洁和环保，是未来核能利用的主流和方向。

正因如此，不少国家以及投资家，开始关注这一项目，并积极的支援该项目的发展。而中国的“人造太阳”项目便是其中的代表之一。

当然，核聚变发展形势一片大好的同时，我们也需要关注到核聚变商业应用的可能性以及应用的进程。

事实上，目前各国的可控核聚变技术仍然停留在实验室阶段，距离应用具有很长的一段时间，而所谓的突破成绩，只能在极短的时间发生，时间可以精确到秒乃至毫秒级别。如果能够达到分级别的，都属于重大突破。

这样的短暂时间，想要在供电系统中使用，几乎是不可能的一件事。不少专家对此保守估计，想要核聚变在日常供电中出现并应用，至少需要到2050年后才能实现。这意味着，我们将在二十几年后，才能使用到由核聚变所产生的能量。

现阶段之所以难以实现核聚变的广泛应用，主要原因在于核聚变装置材料难以寻觅。首先，耐高温的材料就十分难找，这里的耐高温不再是我们的几百几千的温度，而是直接上百万摄氏度级别，而想要达到稳定运营的情形，温度还需要继续往上升，达到了一亿摄氏度。

试想一下，一亿度的高温，地球上的任何天然物质都会在这样的高温下化为等离子态。而想要稳定运行，这样的物质还需要能够长时间的承担这样的高温压力。因此，核聚变不仅技术有一定的挑战，如何寻找一个稳定的容器才是实现核聚变的更加关键的因素。

距离我们最近的正在做核聚变运动的物体便是太阳，而人类想要复刻太阳的核聚变反应却极为困难。首先，太阳所进行的恒星核聚变运用依托的是恒星本身的强大引力，这种引力需要N倍的地球质量才能实现。这种造物主的产物，我们想要复制根本不可能。

其次，人类此前就有利用核聚变反应的案例，即氢弹，只不过爆炸一瞬间的不可控核聚变，无法维系长期的日常生活和供电需求，更多的时候，只能作为一种破坏性武器进行使用。因此，我们需要思考的便是找寻替代太阳引力的力量以及让核聚变的能量变得可控。

经过多年的探索，人类终于找到了太阳引力的替代品，即电磁力。同太阳引力一样，电磁力也可以束缚处于等离子体，并维持核聚变的运行。

当然，天然的电磁力无法维系如此高的等离子群，而人造的电磁力势必要释放大量的热量，寻找一个合适的容器用以承载，成为了研发的关键难题。

不同于太阳，我们想要利用核聚变，需要一个容器。凡是容器总会有一面始终朝向反应堆，我们将这一面称为第一壁。和其他面不同，第一壁最为直接的承担着来自反应堆的强悍热能，够结实、够耐热是基础。

同时，使用核聚变的关键目的是将核聚变所释放出的能量转化为电能，这个过程也需要第一壁的参与。因此，如何寻找增强热负荷的第一壁材料，是摆在科学家面前的一道关键命题。

第一壁的材料研发面临哪些困难?

不少人表示，既然第一壁所面对就是高温，那么找一个耐高温的材料就好了，有何难?但是，核聚变的复杂要求着第一壁材料有着多重特性，因此研发难点不止一个。

首先，核聚变所释放的热辐射，可不是单一的红外线，还有宇宙中常见的X射线等高能射线。这些射线对于物质结构有着知名的影响，很多物质的化学键会在这类高能射线的照射中，发生解体。换言之，第一壁的材料非常容易在这些高能射线中被摧毁。

其次，不稳定的太阳风。太阳风和我们理解的风有着一定差异，它不仅会释放间歇性的太阳风，同时也在持续性的释放粒子流。这些粒子极端活跃，稍不注意就会摆脱磁力束缚，直接轰击第一壁。这些粒子流一旦撞上第一壁，第一壁就会受到不同程度的损伤。

此外，任何燃料都会产生一定的废料，核聚变也是一样。核聚变所带来的氢、氦等原子的剧烈核反应所产生的能量，因此他所产生的灰是一种氦灰，即处于等离子态的氦。这些废料当然不可能堆积在反应堆里面。因此，需要为了保证反应堆的正常运转，需要设立专门的磁场将这些废弃的氦灰排除，此时又需要第一壁的参与，不仅需要承受氦灰的热量冲击，并且想尽办法排除这些杂质，避免污染核反应堆。

第三，高能粒子风之所以高能，在于他们拥有极高的速度。这些高速运转的粒子会在第一时间撞上我们的第一壁上，如果偶然机会可能会直接把第一壁的原子直接打出去，形成离子。而被打出的离子会进入反应堆，进而污染核反应堆。这些污染物轻则导致核反应的停止，重则造成更严重的后果。

最后，未来核聚变所利用的是氢的同位素氘氚等发生聚变，他们在反应的过程中会产生中子。磁场可以控制等离子体，但是对于这些中子便是处于束手无策的地步。因此，在反应过程中，逃逸的中子们会肆无忌惮的打上第一壁上，与第一壁内部的原子发生核反应。长此以往，对于第一壁来说将会致命的破坏。开始可能是影响反应的参数，最后整体材料结构都会被消磨殆尽，无法使用。

综合来说，核反应堆的第一壁所承受的核聚变所带来的一系列冲击，不仅需要坚固，耐温，同时也要保证化学分子稳定等。因此，如果说想要实现可控核聚变，首先就应当想想如何突破第一壁材料所带来的困难吧。

第一壁材料的选项

在了解了第一壁所可能面临的问题后，天然的材料中不可能会有任何物质能够承受这样的火力轰击。因此，我们需要考虑多种物质混合而成材料的可能性。