人造太阳栋梁之材—钨

7月5日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所日前宣布EAST在相继完成了辅助加热、钨偏滤器、等离子体物理诊断等系统的升级改造后，我国的全超导托卡马克核聚变实验装置（中文名为东方超环，简称EAST）在全球首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录。

钨偏滤器是什么，许多与钨长年打交道的人或许没听说过，但是，当你看到“太阳”，你就应该想到它温度一定有非常高，那么人造太阳也必须用到耐高温的金属材料，说到最耐高温的金属，舍钨其谁。

钨制的钨偏滤器是人造太阳中的关键部件，还是非常非常关键的部件。

国际热核聚变实验堆（ITER ）采用氘-氚运行，氘氚核聚变反应不仅可以释放巨大能量，还没有放射性，是未来最清洁最高效的能源。氘在海水中储量极为丰富，一公升海水里提取出的氘，在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300公升汽油的能量。但是，若要求氘、氚混合气体中能产生大量核聚变反应，则气体温度必须达到1亿度以。在这样高的温度下，气体原子中带负电的电子和带正电的原子核已完全脱开，各自独立运动，这种完全由自由的带电粒子构成的高温气体被称为"等离子体"，20世纪70年代开始，苏联科学家发明了环流器，是一个由环形封闭磁场组成的"磁笼"。

氘、氚在高温下产生聚变，就必须在环流器内进行，几百万，几千万至上亿的温度，那环流器就必须由耐高温的金属来强化。众所周知，钨是金属界最耐高温的王者，其极限溶点在3430℃，同是还具有优良的导热性能、低的热膨胀系数、低溅射产额和高自溅射阈值、低蒸气压、低的氚滞留性能以及低活性等优点，被认为是未来聚变堆装置规模化应用中最有可能使用的面对等离子材料。

钨在环流器中的主要功能零件就是钨偏滤器，钨偏滤器的作用是什么？在托卡马克中，为了获得纯净的热核聚变等离子体，必须对杂质进行有效控制。对杂质的拉制主要是控制杂质在器壁表面的产生、杂质流入主等离子体区及杂质从主等离子体中的流出问题。简而言之，偏滤器的作用就是将等离子体与第一壁进行隔绝并且对流入杂质进行屏蔽，作为与高温气体直接接触的金属，没有耐高温的基本功怎行?

实际上，不仅是偏滤器使用钨材料，从ITER第三阶段后，用于内壁的碳和铍材料也遭到了淘汰，所有的器壁材料都改成了钨，这主要考虑到钨材料低物理溅射率、高溅射阈值能量、产生杂质少等特点，即使现在，我国的下一代人造太阳CFETR，也仍设计以钨做偏滤器和内壁的主材，因此说钨是人造太阳的栋梁之材一点也不为过。

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