三，相当低的密度。高温下的等离子气体具有很高的压强，因此要把容器内的气体抽到相当真空，使单位体积内的粒子数不能超过10的15次方个，相当于常温下气体密度的几万分之一。

其四，保证自持。处于高温下的等离子体的不稳定性，使它只能被约束一个很短的时间。为了使足够数量的等离子气体发生聚变反应，并能自持下去，就必须对参与反应时的等离子气体的密度和实现对它可靠的约束时间之间有一个要求，即劳逊条件。例如，实现氘氚聚变反应的条件是:等离子体温度达2亿度，同时粒子数密度达10203，能量约束时间超过1s。

第五，也是最难最重要的一点，制造聚变堆的核材料。

目前，前三个技术难关已经基本上被攻克，iter项目进展顺利的话，第四个难题预计在未来二十年内能够得到解决，唯有第五条，至今依旧遥遥无期。

费米曾说过，核技术的成败取决于材料在反应堆中强辐射场下的行为。

这句话虽然说得时候，是针对裂变堆的，但对聚变堆同样有效，甚至从某种程度上说，是可控核聚变能否取得成功的关键。

在商业化的托卡马可聚变堆中，其第一壁材料，也就是直接面向等离子体的那层材料，需要满足以下多种严苛的要求

第一，就是低氚滞留。

相比于传说中的氦核聚变，目前最容易控制的聚变反应为氘氚反应。

但氚（t）的半衰期短，不存在天然氚。人工制造又几乎不可能，上亿美元一千克，还是有价无市。因此，聚变堆中的氚都需要循环利用。

目前科学界主要办法就是用倍增过的中子和锂反应，再把氚回收，这样氚就成了类似于催化剂的存在。

但是，目前氚的消耗增殖比很低，（记忆中为1:105，可能有误），因此必须严格控制耗散在各个环节的氚。其中又因第一壁直接和等离子体直接接触，算是氚滞留大户，需严格把控。否则氚越用越少，直接会导致等离子体熄灭停堆。

第二，就是抗中子辐照能力。

每个氘氚聚变都会产生一个14v能量的中子，这些高能中子能轻易击碎第一壁材料中的金属键，产生大量缺陷，引起辐照肿胀、脆化、蠕变等问题，使得材料完全没法使用。

商业聚变堆役期中第一壁中子剂量预计超过100da，而裂变堆的剂量在1da量级，因此现有的裂变堆材料不可能直接拿到聚变堆中使用。

第三，抗等离子体辐照。

目前磁约束的边界并不理想，等离子体湍流控制还存在着很大的可提升空间。

因此，第一壁，特别是偏滤器装甲依然要承受高通量的氘氚氦等离子体冲击。这些等离子体轰入材料内部后会在表面聚集，引起表面起泡、脱落。

一方面破坏材料的表面完整性，另一方面脱落下来的碎片进入等离子体也会造成等离子体破灭。

第四，低活化问题。

中子轰击下，许多元素都会发生核反应，嬗变成其他核素。有些核素是不稳定的，会进一步衰变持续放出辐射。这样一来聚变反应无辐射污染产物的优势就没有了，因此用作第一壁的材料都是低活化材料，也就是嬗变后依然稳定不衰变的元素。

例如，一开始人们拟用金属钼作为第一壁材料，后来发现嬗变产物有辐射太难处理，现在都在逐步换成金属钨。

第五，耐高温以及耐热冲击。

商业聚变堆第一壁的工作的温度在1000以上，等离子体破灭的一瞬间更是能达到2000~3000，钢材、铜材这样的低熔点材料直接就淘汰掉了。

另外，第一壁的任务是把热能导出去，熔点高但导热性不行的陶瓷材料基本上