鎢功不可沒!中國人造太陽實現億度百秒運行

5月28日淩晨,中國人造太陽——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)打破世界紀錄,成功實現在1.2億攝氏度下可重複燃燒101秒和1.6億攝氏度下能燃燒20秒。本次等離子體運行時間之所以能延長5倍(原紀錄:1億攝氏度20秒),主要是因爲我國首次在國際上采用全金屬主動水冷第一壁、高性能鎢偏濾器、穩態高功率波加熱等關鍵技術。

鎢功不可沒中國人造太陽實現億度百秒運行圖片

偏濾器被認爲是在核聚變領域最難生産和製造的部件之一,能有效控制EAST裝置放電過程中等離子體雜質和燃料的再循環,幷排出熱流和粒子流以及氦灰,進而能在一定程度上延長其他部件的使用壽命。由于它的工作環境極爲惡劣,需要承受高溫等離子體輻照以及强粒子流和高熱流的衝擊,所以高性能金屬鎢也就自然而然地成爲面向等離子體材料的優選。

過渡金屬鎢基本能滿足高性能面向等離子體材料的要求,即熔點高、耐熱性好、濺射低、氫(氚)滯留量小、蒸發速度慢、韌性好、抗輻射能力强、生物兼容性佳、無毒、無放射性等特點。值得注意的是,相對于純鎢,鎢基材料更受核聚變領域的歡迎,因爲前者具有加工苦難、韌脆轉變溫度高、再結晶溫度低、氚滯留量大等缺點。

爲了提高面向鎢基材料的某方面性能,如抗彎强度、抗腐蝕性、抗衝擊力、斷裂韌性和延展性等,研究者表示可以采用氧化物顆粒彌散强化、碳化物顆粒彌散强化、合金化等手段製備等新型鎢基面向等離子體材料。但這幷不意味著該産品就十全十美了,長期承受熱載荷、電磁載荷和和機械載荷等壓力仍會出現失效的情况。

另外,鎢針常作爲偏濾器上的診斷探針,主要用來測量該部件附近等離子體的溫度、密度和離子循環等相關信息。

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據中鎢在綫瞭解,國內鎢企業爲核聚變事業做出巨大貢獻,除了此次EAST裝置的很多部件是本國鎢企所提供的外,國際熱核聚變實驗堆裝置、法國托卡馬克WEST裝置等其他國家的人造太陽的很多部件都是我國鎢企提供的。

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據介紹,中國人造太陽億度百秒運行的目標是在今年3月底提出來的。其實現凝結著無數科研工作者的心血,核心技術有200多項、專利近2000項,同時也我們離取之不竭用之不盡的清潔新能源更近了。