近日，俄罗斯科学家在热核反应堆材料研发方面取得了重要突破。他们开发出一种新技术，用于生产制造热核反应堆中面对等离子体的关键组件材料。这些组件在反应堆中承受着极端条件，如高温和氢同位素的暴露，因此对其性能有着极高的要求。
NUST MISIS的专家与JSC NIIEFA的同事携手合作，提出了一种结合增材制造(3D打印)与经典方法的新工艺，成功制备出具有改进特性的钨和铜双金属复合材料。这种复合材料结合了钨的高熔点和铜的优良加工性能，大大超过了当前使用的类似材料的性能。
聚变反应堆是一种通过自持受控热核聚变获得能量的设施，能够产生比现代核能中使用的原子核裂变反应更多的能量。然而，其材料的选择一直是热核装置开发中最紧迫的问题之一。钨因其高熔点和其他重要特性被认为是面向等离子体组件的主要材料之一，但其硬度和脆性给加工带来了极大的挑战。
传统的粉末冶金方法难以制造复杂轮廓的钨制品，而增材制造技术的引入使得逐层合成产品成为可能，包括具有给定多孔结构的产品。NUST MISIS团队利用选择性激光熔化技术，首先制造钨多孔结构以形成复合材料，然后在高达1350°C的温度下将铜添加到模具中。经过一系列的研究和优化，他们成功获得了96.7%的固体样品相对密度，并发现所得复合材料的延展性显著提高，变形35%时未观察到断裂。
这一成果对于生产面向等离子体的组件具有重要意义。未来，NUST MISIS团队计划继续生产面向等离子体的组件原型并进行热负载循环测试，以模拟接近热核装置真实运行条件的影响。
据悉，全球范围内正在积极推进热核聚变技术的研发和应用。最著名的国际项目是ITER(国际热核实验反应堆)，自2010年开始建设，预计于2035年竣工。俄罗斯也在积极研发用于研究目的的现代化T-15MD热核反应堆。
然而，尽管取得了这一重要突破，热核聚变技术的实际应用仍然面临诸多挑战。能源战略研究所燃料和能源综合体专家分析部门负责人阿列克谢·别洛戈里耶夫指出，虽然开发热核反应堆解决方案是必要的，但其实际应用只有几十年的时间才能实现。他强调，热核聚变必须具有经济效益才能在民用能源领域得到广泛应用。
尽管如此，专家们一致认为，热核聚变作为一种低碳能源来源具有非常重要的意义。它比可再生能源和核能更有效，因此研究必须继续进行，但目前还处于基础阶段。
