核聚變裝置鎢-銅複合塊精加工

在核聚變裝置中，鎢由於具有高熔點、較低的濺射率、較高的濺射能量閾值、不與氫同位素反應等優點而被認為是最有希望的面向等離子體材料 (PFM)。鎢單塊與鉻鋯銅管結合成的面向等離子體部件 (PFC)，是聚變裝置偏濾器靶板高熱負荷部件製備的首選方案。

鎢單塊類型PFC的特徵是在鎢單塊內部開孔，然後在鎢單塊開孔內表面覆一 層無氧銅內襯，製備成鎢/銅複合塊，最後把鉻鋯銅(Cu)管穿過開孔與一組鎢/ 銅複合塊連接起來。鎢單塊類型PFC的特徵還在於鎢單塊之間留有一定寬度 (‑0.5mm)的間隙，用來緩和熱應力和吸收應變。其中鎢-銅複合塊的加工製作十分關鍵，對鎢-銅複合塊與鉻鋯銅(Cu)管的裝配和連接有很大的影響。

為了實現上述目標，研究人員採用以下用於核聚變裝置高熱負荷部件的鎢-銅複合塊的製作方法，其包括以下步驟：

(1)在鎢單塊內部開孔；

(2)在鎢單塊開孔內表面施加一層經熱等靜壓(或釺焊、鑄造)加工的 0.1‑1mm厚度的無氧銅內襯；

(3)無氧銅內襯在鎢單塊一側突出一個0.1‑1mm厚度，0.1‑5mm寬度的翻 邊臺階，然後將翻邊臺階與鎢塊經過熱等靜壓(或釺焊、鑄造)加工結合。

製作的鎢/銅複合塊在其一側突出一個0.1‑1mm厚，0.1‑5mm寬的無氧銅內襯翻邊臺階，可以在多塊鎢/銅複合塊與熱沉冷卻水管裝配過程中起到精確定位作用，使鎢單塊之間自然形成一個0.1‑1mm間隙，更重要的是在後續HIP 或脹管擴散焊(HRP)連接鎢/銅複合塊和熱沉冷卻水管工藝過程中起到避免熱沉 冷卻水管在鎢單塊間隙之間發生較大局部變形的作用，從而大大提高核聚變裝置整體連接品質和成品率。

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