应用领域

Application Field

核聚变

领域介绍


核聚变研究是当今世界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划。与不可再生能源和常规清洁能源不同,聚变能具有资源无限,不污染环境,不产生高放射性核废料等优点,是人类未来能源的主导形式之一,也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一。ITER计划是实现聚变能商业化必不可少的一步,其目标是验证和平利用聚变能的科学和技术可行性。

聚变堆装置中,等离子体在托卡马克磁约束线圈中反应,中心温度高达上亿度,制约核聚变堆研究和发展的关键问题之一是面临高温等离子体的第一壁结构材料即面向等离子体材料(P l a s m a Facing Materials, PFM)。PFM指在磁约束可控热核聚变反应装置中直接面对等离子体的第一壁和偏滤器、限制器的装甲材料。PFM的主要功能是:有效地控制进入等离子体的杂质;有效地移走辐射到材料表面的热功率;保护非正 常停堆时其它部件免受等离子体轰击而损坏。同时,面对等离子体材料应与反应堆运行寿命、可靠性和维护相一致。因此,面对等离子体材料的总体要求是耐高温、低溅射、低氢(氚) 滞留及与结构材料兼容。

钨与核聚变中等离子体良好的兼容性已经得到证实,同时钨具有高熔点、高热导率、低溅射产额和高自溅射阈值、低蒸汽压和低氚滞留性能等特点,成为核聚变反应堆最具有前途的一类面向等离子体材料。

 

优势一览


钨金属因其硬度高、熔点高等特殊属性和优异性能,是现代制造业应用广泛的基础金属。作为“工业的牙齿”,中国制造业整体金属加工能力的提升有赖于钨产业,同时由于钨的材料特性,也是军事工业不可替代的战略资源。安泰天龙的钨广泛应用在核聚变(ITER,EAST,WEST等)装置中,成功升级的EAST偏滤器为等离子体的长脉冲高约束运行提供了有力保障。可靠的第一壁及偏滤器部件要求钨具有优异的综合性能,以缓解或消除钨材料的聚变中子辐照脆化、高热流辐照开裂、等离子体辐照起泡及绒毛化等问题。钨材的韧性提高能缓解钨的辐照脆性、再结晶脆化和低温脆化,从而提高钨在中子/热流/粒子辐照下的性能,因此在新型钨材开发中占据着极为关键地位。安泰天龙结合多年来在钨金属研发生产经验的基础上,已经开展了弥散强化钨体系的系统研究,争取未来5年内,显著提高钨材的性能,并对规模化生产的工艺进行优化和定型,创立我国先进钨基材料品牌,同时积极开展先进钨材料的聚变服役工况性能测试,以此奠定钨材料聚变堆应用的基石并促进我国乃至世界的核聚变能应用发展。