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俄罗斯科学家开发新型复合材料,助力TRT托卡马克核聚变反应堆建设

2025-01-23 09:03  浏览:  

俄罗斯国家核电子与航空航天研究所(NIIEFA)与莫斯科国立钢铁合金学院(MISIS)的专家携手,成功研发出一种创新的钨和铜复合材料。这种复合材料将专门用于俄罗斯原型TRT托卡马克核聚变反应堆的偏滤器等离子体导向元件,标志着托卡马克技术领域的又一重要突破。

钨因其卓越的高导热性、高熔点以及低离子和热侵蚀率,被视为等离子体元件保护包层的理想材料。然而,钨的脆性和与其他金属因线性热膨胀系数(CLTE)差异导致的兼容性问题,限制了其在散热底座等方面的应用。为解决这一难题,俄罗斯科学家采用了真空渗透法,将多孔钨基体与铜混合,实现了在单片钨基板上逐层合成金属粉末的部件。这种方法不仅优化了材料的几何结构,还通过控制性能满足了特定任务的需求。NIIEFA电磁计算科学与研究研究所所长Pavel Piskarev指出,与传统技术相比,新方法能够创建具有优化逐层功能梯度结构的产品,这得益于具有受控孔隙几何形状的体积螺旋晶格。

上海油压工作室目前,使用新方法制作的样品已经通过了机械测试、激光闪光热导率测量和显微镜检查,即将进入第一批模型的制造阶段。此外,NIIEFA与MISIS还将合作在钢上进行青铜表面处理,用于TRT托卡马克反应堆第一壁元件,这些元件所受热流相对较弱。此举将进一步增强反应堆的耐用性和效率。

俄罗斯国家核能与能源局股份公司已完成TRT托卡马克核聚变反应堆的初步设计,该项目被视为俄罗斯受控热核聚变发展和核动力反应堆建设的关键阶段。TRT反应堆采用高温超导体制成,具有长放电脉冲、强磁场和先进的电磁系统。其建设主要基于跨国ITER项目的经验和知识,并计划在2030年前建成。TRT项目旨在促进快速且经济地过渡到纯聚变反应堆以及混合聚变裂变系统,为全球能源领域带来革命性的变化。此次新型复合材料的开发,无疑为TRT托卡马克反应堆的成功建设奠定了坚实的基础。

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