El ingeniero jefe Wang dejó el Instituto de Investigación STAR Stellarator con el boceto técnico. Voló de regreso a la sede de la Corporación Nuclear Nacional de China en Beijing el mismo día y contactó a expertos en energía eléctrica de ferrofluidos en la Academia de Ingeniería. Comenzaron a discutir la viabilidad de aplicar tecnología de energía eléctrica ferrofluida en el dispositivo de fusión controlable.

Sin embargo, a pesar de que su líder se había ido, el grupo de trabajo de la Corporación Nuclear Nacional de China se quedó en Jinling. Estaban trabajando con los investigadores del Instituto de Investigación STAR Stellarator en temas técnicos.

Al mismo tiempo, la máquina STAR estaba experimentando experimentos.

Después de que el instituto recibió fondos suficientes para la investigación, el instituto había estado realizando experimentos casi cada tres días. Sus objetivos de investigación eran hidrógeno y helio, y su trabajo consistía en observar sus diversas propiedades físicas complejas en el plasma estelarizador.

Para recopilar datos valiosos, Lu Zhou incluso exigió mezclar 1 mg de precioso deuterio en la cámara de reacción, lo que tenía el riesgo de dañar el primer material de la pared.

De hecho, este experimento realmente causó algunos daños a la máquina STAR. Afortunadamente, el daño fue reparable. Pero incluso entonces, toda la máquina tuvo que apagarse durante al menos un mes.

Por supuesto, aunque el costo fue alto, el rendimiento también fue alto.

No solo verificaron la viabilidad de un encendido por reacción de fusión, sino que también obtuvieron una porción de litio que fue golpeada por un haz de neutrones que transportaba 14 MeV de energía.

El valor de la investigación científica de la pieza de litio no se pudo medir con dinero.

Probablemente fueron el único instituto en China que pudo realizar experimentos tan extravagantes.

Esta rebanada de metal de litio, muy reñida, yacía en silencio en un portaobjetos de microscopio de oxígeno especialmente tratado. El cual fue colocado bajo un microscopio electrónico de barrido y observado por un trabajador con ropa protectora.

Fuera de la habitación aislada, Lu Zhou y otros investigadores estaban parados frente a una computadora en el laboratorio. A través de la pantalla de la computadora, pudieron observar los números y gráficos del microscopio electrónico de barrido.

Tal como esperaban, la superficie de metal lisa original estaba cubierta de agujeros.

A través del espectrómetro infrarrojo, incluso podían ver rastros de tritio y helio en el metal.

Una buena noticia fue que esto demostró que el haz de energía de neutrones de 14 meV reaccionó con litio-3. Esto significó que pudieron recuperar con éxito parte del tritio utilizado en el experimento.

Desafortunadamente…

Se enfrentaban a innumerables problemas.

El profesor Li Changxia miró los gráficos en la pantalla de la computadora y suspiró suavemente.

"Estoy dispuesto a apostar que esto se romperá en el instante en que alguien lo toque".

Lu Zhou miró los datos tan reñidos en la pantalla de la computadora y respondió casualmente: "No hay necesidad de apostar. Incluso si no fuera alcanzado por el haz de neutrones, no sería tan fuerte ".

Sheng Xianfu sacudió la cabeza y dijo: "No es solo el daño por radiación, el tritio recuperado es demasiado bajo. Y el problema más importante es ni siquiera recuperar el tritio. La energía llevada a cabo por el haz de neutrones es demasiado alta. No solo reaccionó la superficie del litio-3, sino también las capas interiores. Incluso si el tritio se recolectara en los interiores de litio, no podríamos extraerlo ".

El haz de energía de neutrones que transportaba 14 MeV de energía era como un misil, los metales no eran rival para este monstruo.

Además, el haz de neutrones no solo penetró un agujero en la primera pared, sino que formará un espacio vacío dentro del material de la primera pared, como un globo. En última instancia, esto podría provocar la hinchazón, fragilidad e incluso desprendimiento del material de la superficie del primer material de la pared, lo que podría provocar accidentes graves.

Esta fue una de las razones principales por las que el material de la capa del reactor de fisión no se pudo utilizar en el reactor de fusión.

Los dos tenían diferentes órdenes de magnitud en términos de sus capacidades resistentes a la radiación.

De ahora en adelante, su investigación había entrado en un campo desconocido. Esto significaba que no había más literatura que pudieran consultar. Todos los problemas desde este punto en adelante tuvieron que resolverse por sí mismos.

El profesor Li Changxia pensó un poco y sugirió: "¿Qué pasa si usamos molibdeno en su lugar?"

"El molibdeno no funcionará". Lu Zhou rechazó instantáneamente esta idea. Sacudió la cabeza y dijo: "El molibdeno tiene propiedades de resistencia al calor decentes, pero producirá elementos radiactivos cuando se someta a irradiación de neutrones".

Otro investigador sugirió: “¿Qué pasa con el tungsteno? El tungsteno tiene buenas propiedades de resistencia al calor, y sus subproductos son osmio y renio, por lo que no hay radiación ".

Lu Zhou ni siquiera tuvo que hablar por sí mismo. Li Changxia sacudió la cabeza y dijo: “Este es un error común. El tungsteno tiene buenas propiedades de resistencia al calor, pero no es lo suficientemente maleable. El estrés térmico causará grietas en la superficie del material … Cuando estaba haciendo un intercambio académico en el experimento DIII-D tokamak, había un proyecto de investigación específico sobre este problema. En resumen, el tungsteno no funcionará ".

El laboratorio volvió a quedarse en silencio.

Lu Zhou, que había estado mirando los datos en la pantalla de la computadora todo este tiempo, preguntó de repente: "Si no podemos contener el haz de neutrones dentro del stellarator, ¿por qué no lo dejamos pasar?"

"¿Pasar por?" Sheng Xianfu hizo una pausa por un segundo y sonrió mientras sacudía la cabeza. Él dijo: "Si lo dejamos pasar, ¿cómo se supone que debemos reciclar los neutrones producidos por la reacción?"

Reciclar los neutrones de deuterio-tritio producidos en la reacción de fusión fue una parte clave de la tecnología de fusión nuclear. Después de todo, el precio del tritio era de decenas de miles el del deuterio. Se vendió por gramos, con un costo de US $ 30,000 por gramo.¹.

Si no pudieran recuperar los neutrones generados por la reacción, no solo perderían una gran cantidad de energía, sino que el reactor también se "apagaría" debido a la pérdida de tritio.

En un escenario ideal, tanto el tritio como el neutrón deberían poder conservarse como un producto intermedio. El desecho final solo debe ser helio y calor.

Por lo tanto, no deberían permitir que el neutrón simplemente pasara, tenían que preservarlo sin importar qué.

Lu Zhou escuchó los comentarios de Sheng Xianfu y sonrió.

"Dejarlos pasar no significa liberarlos. En teoría, sin importar el diseño del primer material de la pared, no podemos evitar el daño del haz de neutrones a los enlaces metálicos. Además, las propiedades de reparación de los metales son pobres, sin mencionar el problema de la metamorfosis.

“Por lo tanto, ¿por qué no hacer que el primer material de la pared sea algo que permita el paso de neutrones y tenga una fuerte capacidad de autocuración? Entonces podemos usar litio-3 líquido para recuperar los neutrones detrás del primer material de la pared. En cuanto al lado más allá del litio líquido, podemos poner una capa de metal berilio para reflejar los neutrones sin reaccionar que penetran en la capa de litio líquido ".

Su diseño era equivalente a intercalar litio líquido entre la primera pared y el berilio.

Sheng Xianfu bajó la cabeza y la contempló por un momento. Pensó que este método parecía factible, pero también sintió que había problemas.

Pensó por un momento y se le ocurrieron dos de los problemas más obvios.

“Pero, ¿dónde podemos encontrar un material que permita el paso de los neutrones y que tenga una gran capacidad de auto reparación? Incluso después de usar litio como el primer material de la pared, aún no podemos resolver el problema del daño por radiación. Además, como acaba de decir, después de recuperar el tritio, ¿cómo llevamos el tritio de regreso al reactor?

Cuando Lu Zhou escuchó estas dos preguntas, sonrió y dijo: “El segundo problema es fácil de resolver. Bajo la temperatura del litio líquido, tanto el tritio como el helio están en sus formas gaseosas. Son incompatibles entre sí.

“Solo tenemos que aplicar una fuerza débil hacia arriba a los neutrones dentro del litio líquido y transportar los neutrones a la parte superior del reactor.

"Entonces solo tenemos que reciclar el gas que sale del reactor".

El tritio generado y el helio de los gases de escape se inyectarían en la cámara de reacción para la ionización. En cuanto a eliminar el helio del reactor, ese era el trabajo del desviador.

En cuanto a elegir un desviador refrigerado por agua, un desviador de tungsteno-cobre, o cualquier otro desviador, esa elección dependerá de sus necesidades específicas. Aunque esta parte fue crucial, no era algo que no pudieran resolver.

Lu Zhou hizo una pausa por un segundo y dijo: "En cuanto a su primera pregunta, ese metal no se puede encontrar en las aleaciones. Entonces, ¿qué tal si descartamos toda la capa de metal?

Todos en el laboratorio, incluidos Li Changxia y Sheng Xianfu, estaban congelados.

¿Deshacerse de la capa de metal?

Esta…

Es indignante, ¿verdad?

"¿No estamos usando un metal?" El profesor Li Changxia miró a Lu Zhou con una expresión de asombro. Él dijo: "Entonces, ¿qué vamos a usar?"

¿Cerámica?

A pesar de que otros institutos de investigación habían intentado usar cerámica y producido resultados decentes, el factor mortal fue la mala conductividad térmica de la cerámica.

Si no pudieran eliminar el calor del reactor, terminarían con otros problemas.

"Vamos a usar carbono". Lu Zhou hizo una pausa por un segundo y dijo con confianza: "¡O más precisamente, compuestos de fibra de carbono!"

Lu Zhou no se le ocurrió esta idea creativa de repente. Había estado pensando en esto durante mucho tiempo, incluso cuando todavía estaba trabajando con el profesor Keriber en el instituto de investigación Wendelstein 7-X.

El núcleo de carbono era relativamente estable. No reaccionó con los neutrones fácilmente. Además, podría actuar como un amortiguador para el haz de neutrones, por lo que cuando el haz de neutrones contactara con el helio líquido, podría evitar que los haces de neutrones se rompan instantáneamente.

La energía reducida por la capa de fibra de carbono se liberaría en forma de energía térmica. Debido a sus propiedades de conductividad térmica estelar, la energía térmica generada dentro del reactor podría desviarse fácilmente.

También tenía buenas propiedades resistentes al calor.

Cuando no se expuso al aire ni a los oxidantes, la fibra de carbono podría soportar temperaturas superiores a los 3.000 grados. ¡Esto era comparable al punto de fusión del tungsteno, que cumplía con los requisitos para el primer material de pared!

Lu Zhou miró a las personas en el laboratorio y dijo: “Quita la primera capa de metal de la pared por completo. Use fibra de carbono como material estructural principal. Luego llene el helio líquido en la capa intermedia y use berilio en la capa externa para reflejar los neutrones. La capa de protección debe ser una mezcla de parafina y carburo de carbono en agua, cubierta con cemento de grado nuclear. ¡Si todo esto tiene éxito, resolveremos el problema de retención de tritio! ”

En cuanto a la elección de los materiales compuestos de fibra de carbono y el componente de reparación automática, ese proyecto de investigación sería llevado a cabo por la división de investigación de materiales del Instituto Jinling para Estudios Avanzados.

A pesar de que el problema era grave, ¡Lu Zhou tenía la sensación de que podría resolverlo!

El profesor Li Changxia no pudo evitar decir: "Esto es demasiado …"

Lo que quería decir era que esto era demasiado indignante.

Sin embargo, antes de que pudiera terminar, Sheng Xianfu lo interrumpió.

"No, tal vez … ¡esto podría funcionar!"

Sheng Xianfu se frotó la barbilla con el dedo cuando sus ojos comenzaron a iluminarse.

"He leído la literatura relevante sobre el reemplazo de estructuras de acero y tungsteno con fibra de carbono. ¡La comunidad académica internacional es optimista sobre esta ruta técnica, al igual que la nanocerámica!

"Sin embargo, el uso de compuestos de fibra de carbono para reemplazar completamente el metal como el cuerpo principal del reactor y permitir que el haz de neutrones reaccione con el litio líquido fuera de la primera pared antes de recuperar el tritio en el litio líquido … Esta es la primera vez que escucho sobre algo como esto ".

La dificultad involucrada en algo como esto era alta. Tuvieron que enfrentar problemas de fibra de carbono. Por ejemplo, el problema de la temperatura. El material compuesto de fibra de carbono tenía una temperatura de funcionamiento de alrededor de 3.000 grados, mientras que el punto de ebullición del metal de litio era solo de 1.340 grados.

Si no pudieran transferir el calor a tiempo, el litio líquido podría correr el riesgo de vaporizarse, lo que podría hacer que se mezclara con la reacción de tritio. Esto podría hacer explotar todo el reactor …

También existía el problema de cambio de volumen en el que el líquido de litio se solidificaría después de apagar la máquina …

Sin embargo, tal como había dicho Lu Zhou, esta idea podría ser factible.

Al menos valió la pena intentarlo!