固體所致力聚變堆鎢基第一壁材料研發

鎢具有熔點高、導電導熱性好、濺射腐蝕速率低、熱膨脹係數小、蒸汽壓低以及高溫強度優良等優點，已在航空航太、冶金、汽車、電子、國防等眾多領域得到廣泛應用。不過作為面向等離子體第一壁材料，科學家對鎢基材料的高性能研究仍在繼續。

在日前中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所（簡稱固體所）開展的第九期共用成長科研管理交流會上，內耗與固體缺陷研究室劉瑞副研究員分享了核聚變裝置中關鍵材料——面向等離子體鎢基第一壁材料進展和相關問題思考。

核聚變能是解決人類未來能源需求和環境保護的終極能源。核聚變反應類似太陽燃燒會產生高溫、強流等離子體以及高能中子，而面向等離子體材料直接包圍高溫等離子體，服役環境極端苛刻，可以說面向等離子體材料是聚變能開發面臨的主要挑戰之一。

由於鎢金屬具有高熔點、高熱導、低濺射、低氚滯留等優點，被視為最有前景的候選第一壁材料。但是鎢也存在一些不足，比如室溫脆性、再結晶脆性和輻照脆化等，這些缺點嚴重制約了鎢的應用。

針對這些問題，劉瑞介紹了研究團隊從脆化機理分析，對主要問題進行分類分解，通過各種強韌化途徑，腳踏實地，克服種種困難，取得了一系列具有原創性的科研成果，研製的先進鎢合金材料具有優異力學性能、抗熱衝擊和抗輻照性能，為我國未來核聚變裝置所需高性能第一壁材料的研發提供了良好基礎。

在實驗條件貧乏，擁有最高熔點的金屬鎢材料製備難度大等背景下，研究團隊始終堅持聚變堆鎢基第一壁材料這一研究方向，經過10年時間使材料的主要性能指標和製備規模均實現了大幅提升，材料綜合性能達到了國際先進水準。劉瑞表示，研究團隊將繼續致力於高性能鎢基第一壁材料的研發，為早日實現核聚變能的應用貢獻力量。

據瞭解，近期，等離子體所EAST團隊相關科研人員經過不斷探索，在ITER-like鎢偏濾器條件下實現了高約束H模脫靶運行，通過實驗和模擬等手段揭示了影響H模脫靶的相關物理機制。

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