2月3日，記者從深圳大學(xué)獲悉，該校物理與光電工程學(xué)院副教授王興立團(tuán)隊(duì)在聚變堆鎢基面向等離子體壁材料與部件的制備關(guān)鍵技術(shù)上取得重要突破。
核聚變能的開(kāi)發(fā)與利用是全球主要經(jīng)濟(jì)體發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。美國(guó)聚變工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《2025全球聚變產(chǎn)業(yè)報(bào)告》指出，截至2025年6月底，全球商業(yè)聚變產(chǎn)業(yè)的累計(jì)融資總額達(dá)到97.66億美元，較2024年新增26.43億美元，創(chuàng)近三年最高年度增幅。
深圳大學(xué)物理與光電工程學(xué)院在發(fā)布的消息中指出，在可控核聚變發(fā)展中，開(kāi)發(fā)用于未來(lái)聚變堆的材料與部件是當(dāng)前的緊要任務(wù)，其中直接面向聚變等離子體的第一壁材料與部件的研發(fā)更是關(guān)鍵難題。與傳統(tǒng)的粉末冶金制備純鎢、機(jī)加工鎢片、鎢鋼焊接得到第一壁部件的方法不同，團(tuán)隊(duì)采用爆炸噴涂技術(shù)一步可同時(shí)實(shí)現(xiàn)鎢的制備與鎢-鋼連接。相關(guān)系列成果標(biāo)志著該團(tuán)隊(duì)已掌握較為成熟的聚變堆包層第一壁鎢制備技術(shù)。該技術(shù)還有望用于未來(lái)聚變堆包層第一壁表面損傷區(qū)域的堆內(nèi)原位修復(fù)，以及發(fā)展基于光纖傳感技術(shù)的堆內(nèi)部件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，可在未來(lái)聚變堆的運(yùn)維上發(fā)揮重要作用。
先進(jìn)的聚變堆面向等離子體材料與部件是制約當(dāng)前核聚變堆建設(shè)、影響未來(lái)聚變堆長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。王興立介紹，包層第一壁是聚變堆內(nèi)部直面等離子體的部件，占據(jù)堆內(nèi)表面絕大部分面積，主要由大面積曲面的鋼結(jié)構(gòu)件與其表面的鎢鎧甲層組成。由于鎢、鋼在熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)等熱物理性能上相差太大，導(dǎo)致二者連接非常困難，特別是在大面積三維曲面鋼表面覆蓋全鎢鎧甲層，其制備以及未來(lái)在聚變堆中的原位修復(fù)是當(dāng)前聚變領(lǐng)域亟待攻克的技術(shù)難題。
其團(tuán)隊(duì)基于爆炸噴涂技術(shù)，不僅研制出高性能鎢涂層、純鐵中間層、鎢-鋼功能梯度層，研制出的鎢/鐵/鋼第一壁結(jié)構(gòu)還通過(guò)了ITER標(biāo)準(zhǔn)下的1000次1 MW/m2穩(wěn)態(tài)高熱負(fù)荷疲勞測(cè)試，達(dá)到ITER服役要求，在國(guó)際上領(lǐng)先。與焊接類方法相比，極大簡(jiǎn)化了工藝流程，在引入鐵中間層、鎢鋼梯度層上也具有明顯優(yōu)勢(shì)。目前，該項(xiàng)技術(shù)已具備開(kāi)展成果轉(zhuǎn)化及應(yīng)用的初步條件。
