近日，俄羅斯科學家在熱核反應堆材料研發方面取得了重要突破。他們開發出一種新技術，用于生產制造熱核反應堆中面對等離子體的關鍵組件材料。這些組件在反應堆中承受著極端條件，如高溫和氫同位素的暴露，因此對其性能有著極高的要求。
NUST MISIS的專家與JSC NIIEFA的同事攜手合作，提出了一種結合增材制造(3D打印)與經典方法的新工藝，成功制備出具有改進特性的鎢和銅雙金屬復合材料。這種復合材料結合了鎢的高熔點和銅的優良加工性能，大大超過了當前使用的類似材料的性能。
聚變反應堆是一種通過自持受控熱核聚變獲得能量的設施，能夠產生比現代核能中使用的原子核裂變反應更多的能量。然而，其材料的選擇一直是熱核裝置開發中最緊迫的問題之一。鎢因其高熔點和其他重要特性被認為是面向等離子體組件的主要材料之一，但其硬度和脆性給加工帶來了極大的挑戰。
傳統的粉末冶金方法難以制造復雜輪廓的鎢制品，而增材制造技術的引入使得逐層合成產品成為可能，包括具有給定多孔結構的產品。NUST MISIS團隊利用選擇性激光熔化技術，首先制造鎢多孔結構以形成復合材料，然后在高達1350°C的溫度下將銅添加到模具中。經過一系列的研究和優化，他們成功獲得了96.7%的固體樣品相對密度，并發現所得復合材料的延展性顯著提高，變形35%時未觀察到斷裂。
這一成果對于生產面向等離子體的組件具有重要意義。未來，NUST MISIS團隊計劃繼續生產面向等離子體的組件原型并進行熱負載循環測試，以模擬接近熱核裝置真實運行條件的影響。
據悉，全球范圍內正在積極推進熱核聚變技術的研發和應用。最著名的國際項目是ITER(國際熱核實驗反應堆)，自2010年開始建設，預計于2035年竣工。俄羅斯也在積極研發用于研究目的的現代化T-15MD熱核反應堆。
然而，盡管取得了這一重要突破，熱核聚變技術的實際應用仍然面臨諸多挑戰。能源戰略研究所燃料和能源綜合體專家分析部門負責人阿列克謝·別洛戈里耶夫指出，雖然開發熱核反應堆解決方案是必要的，但其實際應用只有幾十年的時間才能實現。他強調，熱核聚變必須具有經濟效益才能在民用能源領域得到廣泛應用。
盡管如此，專家們一致認為，熱核聚變作為一種低碳能源來源具有非常重要的意義。它比可再生能源和核能更有效，因此研究必須繼續進行，但目前還處于基礎階段。
