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俄羅斯科學家開發(fā)新型復合材料,助力TRT托卡馬克核聚變反應堆建設

2025-01-23 09:03  瀏覽:  

俄羅斯國家核電子與航空航天研究所(NIIEFA)與莫斯科國立鋼鐵合金學院(MISIS)的專家攜手,成功研發(fā)出一種創(chuàng)新的鎢和銅復合材料。這種復合材料將專門用于俄羅斯原型TRT托卡馬克核聚變反應堆的偏濾器等離子體導向元件,標志著托卡馬克技術領域的又一重要突破。

鎢因其卓越的高導熱性、高熔點以及低離子和熱侵蝕率,被視為等離子體元件保護包層的理想材料。然而,鎢的脆性和與其他金屬因線性熱膨脹系數(shù)(CLTE)差異導致的兼容性問題,限制了其在散熱底座等方面的應用。為解決這一難題,俄羅斯科學家采用了真空滲透法,將多孔鎢基體與銅混合,實現(xiàn)了在單片鎢基板上逐層合成金屬粉末的部件。這種方法不僅優(yōu)化了材料的幾何結構,還通過控制性能滿足了特定任務的需求。NIIEFA電磁計算科學與研究研究所所長Pavel Piskarev指出,與傳統(tǒng)技術相比,新方法能夠創(chuàng)建具有優(yōu)化逐層功能梯度結構的產(chǎn)品,這得益于具有受控孔隙幾何形狀的體積螺旋晶格。

目前,使用新方法制作的樣品已經(jīng)通過了機械測試、激光閃光熱導率測量和顯微鏡檢查,即將進入第一批模型的制造階段。此外,NIIEFA與MISIS還將合作在鋼上進行青銅表面處理,用于TRT托卡馬克反應堆第一壁元件,這些元件所受熱流相對較弱。此舉將進一步增強反應堆的耐用性和效率。

俄羅斯國家核能與能源局股份公司已完成TRT托卡馬克核聚變反應堆的初步設計,該項目被視為俄羅斯受控熱核聚變發(fā)展和核動力反應堆建設的關鍵階段。TRT反應堆采用高溫超導體制成,具有長放電脈沖、強磁場和先進的電磁系統(tǒng)。其建設主要基于跨國ITER項目的經(jīng)驗和知識,并計劃在2030年前建成。TRT項目旨在促進快速且經(jīng)濟地過渡到純聚變反應堆以及混合聚變裂變系統(tǒng),為全球能源領域帶來革命性的變化。此次新型復合材料的開發(fā),無疑為TRT托卡馬克反應堆的成功建設奠定了堅實的基礎。

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