國外核聚變反應堆 “鎢”的新思路

英國一所大學的科學家們正在使用世界級的新設施進行“鎢”的實驗，以幫助開發新型核聚變反應堆ITER。ITER是指國際熱核聚變實驗反應堆，是一個為世人所知的“人造太陽”工程。眾多參與研究的國家認為，“人造太陽”若能實現，將能產生幾乎無限的清潔能源，這種能源便宜到無法計量。

目前，在國際的主流方案中，鎢是一種重要的面向等離子體第一壁防護材料。純鎢材料不僅具有一般金屬的共有性質，如導電性、導熱性、可塑性和金屬光澤等，同時還具有高密度、高熔點、高熱導率，低蒸汽壓、低熱膨脹係數、強的吸收射線能力和濺射閾值、較好的抗腐蝕性等特性。

在聚變反應堆中，重氫（氘和氚）的重同位素熔合成氦。這種以熱量形式的清潔能源被釋放出來。聚變反應堆的排氣必須能夠承受大量的熱量和顆粒。儘管如此，反應器壁總是吸收一些聚變燃料。至於安全方面的原因，反應器中只有有限的燃料可能存在，物理學家正試圖將壁材料吸收的氫氣量降至最低。因此，先進的未來反應堆ITER將配備由金屬鎢製成的排氣。鎢具有高熔點，是良好的熱導體，並且吸收很少的氫，儘管這種吸收在來自聚變反應的中子的影響下可以升高幾個數量級。

但是研究人員通過模擬熔合過程中產生的高能中子和α粒子所造成的損傷，發現鎢容易變脆，導致失效。研究人員認為，在這個時候，儘管鎢是一個主要的候選材料，但他們並沒有看到如何能夠將它用作結構材料，我們可以用它作為第一壁材料屏障，但不能用於其它任何結構合理的材料。其實這已是路人皆知的事實了，在小編查閱的許多相關學術論文中，多數中國的科學家已經作過闡述。

英國科學家認為，解決問題的答案是開發一種新型合金，該合金將鎢（具有極高硬度和極高熔點的理想特性）與其他一些能防止其脆性的輻射損傷和核轉化反應的材料結合起來，並形成一種新的遮罩保護層，從而近一步降低氫顆粒被鎢吸收的機會，進而延長執行時間，這對於反應堆的運行起著事半功倍的作用。

儘管所進行的實驗條件與反應器排氣中的條件非常相似，但它們並不相同。例如，大規模聚變反應堆中的粒子可能會與更大能量的鎢相碰撞。未來將著重考察顆粒能量和表面溫度對鎢吸氫量的影響，減少氫原子滲透到更深的金屬層中，其減少量將比現在的研究成果減少100萬倍，所以延續時間將更長，英國科學家對鎢的新研究可能有助於推動這一突破。