1月20日，俄羅斯JSC DV Efremov電物理儀器研究所(NIIEFA)與NUST MISIS聯(lián)合研發(fā)了一種新型材料，旨在用于反應(yīng)堆技術(shù)托卡馬克分流器(TRT)的面向等離子體元件(TRT)的制造。這一創(chuàng)新工作是在“2024年之前俄羅斯聯(lián)邦原子能利用領(lǐng)域的設(shè)備、技術(shù)和科學(xué)研究的發(fā)展”綜合計劃(KP RTTN)的框架下進行的。

據(jù)悉，使用新方法制造的樣品已經(jīng)成功通過了機械測試、熱擴散率測量(采用激光閃光方法)以及顯微鏡研究。目前，專家們已做好準(zhǔn)備，即將開始制作首個原型。

在創(chuàng)建用于焊接保護襯里的散熱底座時，專家團隊提出了采用鎢和銅復(fù)合材料的方案。其中，鎢基體是通過添加劑技術(shù)(選擇性激光熔化鎢粉)獲得的。這種復(fù)合材料兼具高導(dǎo)熱性、強度和延展性，并且具有兩種材料之間線性熱膨脹系數(shù)(CLTE)的平均值。

鎢因其獨特的性能(如高導(dǎo)熱率和熔點、低離子率和熱侵蝕率)而被視為面向等離子體元件保護襯里的理想材料。然而，其高脆性和與其他金屬因CTE值差異而導(dǎo)致的相容性較差，使得鎢在創(chuàng)建熱熔體方面并不適用。為了解決這一問題，專家們計劃通過真空滲透法將多孔鎢基體與銅混合。在此過程中，多孔基質(zhì)將生長在由整體鎢制成的基底上。這種方法允許通過逐層合成零件，并利用幾何結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，從而控制其性能以滿足特定任務(wù)需求。與粉末冶金中制造鎢“海綿”的傳統(tǒng)方法相比，這一新技術(shù)具有顯著優(yōu)勢。

JSC NIIEFA的NIO EMK STC Sintez負(fù)責(zé)人Pavel Piskarev表示：“傳統(tǒng)技術(shù)只能獲得具有‘隨機’、非周期性結(jié)構(gòu)的給定孔隙度產(chǎn)品。而我們的方法將使我們能夠創(chuàng)造出一種具有優(yōu)化的逐層功能梯度結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，這是由于我們采用了具有受控孔隙幾何形狀的體積螺旋晶格。”

此外，NIIEFA和MISIS還計劃在2025年開始在鋼上堆焊青銅領(lǐng)域開展合作，以制造TRT第一墻的元件，這些元件將受到較弱的熱流影響。

作為Rosatom旗下的一家企業(yè)，NIIEFA是俄羅斯聯(lián)邦領(lǐng)先的科學(xué)、設(shè)計和生產(chǎn)臺架中心，致力于創(chuàng)建電物理裝置和綜合體，以解決等離子體物理學(xué)、原子和核物理學(xué)、粒子物理學(xué)、醫(yī)療保健、輻射和能源技術(shù)、內(nèi)窺鏡等領(lǐng)域的科學(xué)和應(yīng)用問題。該研究所創(chuàng)建的裝置已在多個國家成功運行。

反應(yīng)堆技術(shù)托卡馬克(TRT)是聚變反應(yīng)堆的原型，由高溫超導(dǎo)體(HTSC)制成，具有長放電脈沖、強磁場和電磁系統(tǒng)。其建設(shè)是朝著發(fā)展受控?zé)岷司圩兒驮诙砹_斯創(chuàng)建動力熱核反應(yīng)堆邁出的重要一步。該項目基于國際熱核實驗堆ITER項目實施過程中獲得的知識和經(jīng)驗，并將首次測試大量世界上沒有的新技術(shù)。

自2021年起，TRT項目在俄羅斯國家原子能公司實施的KP RTTN綜合計劃框架內(nèi)與國家研究中心“庫爾恰托夫研究所”、俄羅斯科學(xué)院以及俄羅斯聯(lián)邦科學(xué)和高等教育部合作進行。該綜合計劃旨在開發(fā)新的先進技術(shù)和材料、新設(shè)備樣品、技術(shù)改造以及建設(shè)獨特的綜合體和基礎(chǔ)設(shè)施。自2025年起，KP RTTN聯(lián)邦項目的工作已成為新的國家技術(shù)領(lǐng)先項目“新核能與能源技術(shù)”的一部分。