石墨等离子体壁材料的条件、要求和问题

   在大型核聚变装置中，由于高温等离子体的产生，即使在等离子体中混入低能量辐射损失的Z材料，也采用能够在高温等离子体中保持稳定的热机械性能良好的石墨坩埚或C/C复合材料，获得良好的放电特性。然而，石墨坩埚也存在一些问题。比如石墨坩埚是多孔的，有大量的残留氢气，由于氢气的来回循环，等离子体很难控制。甲烷气体的损失，主要是由于化学剥离，如图所示。温度超过1000℃后，由于辐照，升华损失急剧增加。因此，今后热负荷更严重的器件正在研究能否使用损耗更少的钨。另外，由于氧杂质的存在，形成了CO，导致损耗急剧增加。一旦发生损耗，热载荷或电磁力就会产生弯曲应力和裂纹。由于中子照射，热导率会降低1/5。  

    说石墨坩埚等离子体的特性完全取决于等离子体壁材料并不过分。在石墨坩埚等离子体中，如果存在大于燃料氢原子序数Z的离子(杂质)，由于光辐射，高速运动的电子能量会变为零。由于电子能量的冷却，燃料离子的能量也随之降低，从而无法保证燃烧条件。因为辐射强度与原子序数Z的3~4次方成正比，所以即使掺杂杂质，原子序数也一定很小。此外，表面壁材料受到等离子体发射的粒子、光和热的冲击而损坏。杂质由于升华、剥离、挥发等原因混入血浆。另一方面，为了维持燃烧条件，这些控制是必要的，因为混合在壁中的燃料颗粒飞出并在壁和等离子体之间循环。