现在研发出石墨烯可以作为核聚变的关键材料吗？ 第1页

早期的聚变堆第一壁很多都是用石墨的，因为石墨其实有不少优点：

• 碳作为低原子序数元素，进入等离子体后带来的热辐射损失较小，不容易引起等离子体破裂
• 碳是一种低活化元素，在大剂量中子辐照下也不容易产生长半衰期核素
• 石墨的热导率很高，室温下大概300 W/m/K^[1]，比钨的热导高了接近一倍
• 熔点高，热力性能好
• 便宜

但是缺点也很明显：

• 抗溅射能力很差，抗化学腐蚀能力差，导致大量碳元素会进入等离子体
• 聚变堆的氚是要循环利用的，但石墨跟氢的亲和力太强，会大量的吸收氚燃料，破坏氚自持

虽然碳的优点很多，但这两点缺点是致命的，并且短期内看不到解决的希望。所以现在的石墨第一壁已经越来越少了。

目前公认的候选材料是钨基材料，低能等离子体下钨的抗溅射/腐蚀能力还不错，并且钨是跟氢亲和力最低的金属，抗氚滞留能力吊打石墨。

至于石墨烯，由于其极高的比表面积，吸氢能力比石墨本身还要高出一大截，放聚变堆里面的话氚滞留直接爆炸了好么，用来当第一壁大概是没戏的。

参考

1. ^丁孝禹, 李浩, 罗来马, 黄丽枚, 罗广南, 昝祥, 朱晓勇, and 吴玉程. "国际热核试验堆第一壁材料的研究进展." (2013). http://www.mat-test.com/ViewFull0.htm?aid=OJ150319002605sZv2y5