鎢應用於核聚變裝置優勢

受控熱核聚變能的利用是公認的有望解決人類未來能源需求的主要途徑，材料問題是決定聚變能能否開發成功的關鍵之一，其中包括“面向等離子體材料” （PFM）。這種材料是在核聚變反應裝置中直接面對等離子體的第一壁、偏濾器及限制器的裝甲材料。PFM的主要功能是：有效控制進入等離子體的雜質；有效移走輻射到材料表面的熱；保護非正常停堆時其他部件免受等離子體轟擊而損壞。

目前使用的PFM可分為低原子序數（低Ｚ）材料和高原子序數（高Ｚ）材料兩大類。 PFM關係到等離子體的穩定性及第一壁結構材料和元件的安全。低Z材料在中子輻照的條件下會引發鈹晶體結構的變化並引起腫脹以及性能惡化，如韌性降低、導熱率降低等；同時，由於一些低Ｚ材料有毒，其未來的應用受到限制。
   
如果邊緣等離子體溫度低到使PFM的濺射產額不足以威脅等離子體的程度，就可使用高原子序數的難熔金屬或合金。近年來,隨著人們對等離子體約束水準的提高以及偏濾器位形的發展,等離子體邊緣的溫度已經降低到鎢發生物理濺射的臨界溫度以下。作為高Ｚ材料的鎢因其高熔點和高導熱率、低濺射率、低氚滯留、無化學刻蝕以及高的抗等離子體沖刷能力等，鎢或鎢合金材料被應用於核聚變裝置中作為面向等離子體材料而顯示出突出的綜合優勢。

圖為製造核聚變裝置面向等離子體鎢材料。

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