固体所致力聚变堆钨基第一壁材料研发

钨具有熔点高、导电导热性好、溅射腐蚀速率低、热膨胀系数小、蒸汽压低以及高温强度优良等优点，已在航空航天、冶金、汽车、电子、国防等众多领域得到广泛应用。不过作为面向等离子体第一壁材料，科学家对钨基材料的高性能研究仍在继续。

在日前中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所（简称固体所）开展的第九期共享成长科研管理交流会上，内耗与固体缺陷研究室刘瑞副研究员分享了核聚变装置中关键材料——面向等离子体钨基第一壁材料进展和相关问题思考。

核聚变能是解决人类未来能源需求和环境保护的终极能源。核聚变反应类似太阳燃烧会产生高温、强流等离子体以及高能中子，而面向等离子体材料直接包围高温等离子体，服役环境极端苛刻，可以说面向等离子体材料是聚变能开发面临的主要挑战之一。

由于钨金属具有高熔点、高热导、低溅射、低氚滞留等优点，被视为最有前景的候选第一壁材料。但是钨也存在一些不足，比如室温脆性、再结晶脆性和辐照脆化等，这些缺点严重制约了钨的应用。

针对这些问题，刘瑞介绍了研究团队从脆化机理分析，对主要问题进行分类分解，通过各种强韧化途径，脚踏实地，克服种种困难，取得了一系列具有原创性的科研成果，研制的先进钨合金材料具有优异力学性能、抗热冲击和抗辐照性能，为我国未来核聚变装置所需高性能第一壁材料的研发提供了良好基础。

在实验条件贫乏，拥有最高熔点的金属钨材料制备难度大等背景下，研究团队始终坚持聚变堆钨基第一壁材料这一研究方向，经过10年时间使材料的主要性能指标和制备规模均实现了大幅提升，材料综合性能达到了国际先进水平。刘瑞表示，研究团队将继续致力于高性能钨基第一壁材料的研发，为早日实现核聚变能的应用贡献力量。

据了解，近期，等离子体所EAST团队相关科研人员经过不断探索，在ITER-like钨偏滤器条件下实现了高约束H模脱靶运行，通过实验和模拟等手段揭示了影响H模脱靶的相关物理机制。

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