石墨等離子體壁材料的條件、要求和問題

   在大型核聚變裝置中，由于高溫等離子體的產生，即使在等離子體中混入低能量輻射損失的Z材料，也采用能夠在高溫等離子體中保持穩定的熱機械性能良好的石墨坩堝或C/C復合材料，獲得良好的放電特性。然而，石墨坩堝也存在一些問題。比如石墨坩堝是多孔的，有大量的殘留氫氣，由于氫氣的來回循環，等離子體很難控制。甲烷氣體的損失，主要是由于化學剝離，如圖所示。溫度超過1000℃后，由于輻照，升華損失急劇增加。因此，今后熱負荷更嚴重的器件正在研究能否使用損耗更少的鎢。另外，由于氧雜質的存在，形成了CO，導致損耗急劇增加。一旦發生損耗，熱載荷或電磁力就會產生彎曲應力和裂紋。由于中子照射，熱導率會降低1/5。  

    說石墨坩堝等離子體的特性完全取決于等離子體壁材料并不過分。在石墨坩堝等離子體中，如果存在大于燃料氫原子序數Z的離子(雜質)，由于光輻射，高速運動的電子能量會變為零。由于電子能量的冷卻，燃料離子的能量也隨之降低，從而無法保證燃燒條件。因為輻射強度與原子序數Z的3~4次方成正比，所以即使摻雜雜質，原子序數也一定很小。此外，表面壁材料受到等離子體發射的粒子、光和熱的沖擊而損壞。雜質由于升華、剝離、揮發等原因混入血漿。另一方面，為了維持燃燒條件，這些控制是必要的，因為混合在壁中的燃料顆粒飛出并在壁和等離子體之間循環。