近日，美国能源部高级研究计划局能源部(ARPA-E)向肯塔基大学拨款230万美元，用于领导开发下一代材料，旨在使商业核聚变能源成为现实。该项目由肯塔基大学斯坦利和卡伦皮格曼工程学院材料工程系的WT Bryan教授John Balk博士负责管理，致力于解决无限清洁能源探索过程中的重大障碍之一。
核聚变反应堆内部的温度将超过1.8亿华氏度(1亿摄氏度)，并伴随着强烈的辐射，这对构成聚变反应堆内壁的第一壁材料提出了极高的要求。现有材料无法承受如此极端的条件，因此该项目将专注于开发适用于高辐射环境的先进复合材料。
Balk博士表示：“这对于我们材料科学研究重点领域团队的专业知识来说是一个绝佳的机会。我们的目标是发现或开发一类能够在聚变电站整个寿命期间保持性能的第一壁材料，解决辐射密集型行业的一个关键挑战：如何在不牺牲材料强度的情况下提高热导率。”
为了实现这一目标，研究团队将探索有前景的合金设计和制造工艺，以增强这一关键屏障的强度和弹性。他们将重点研究基于多孔钨基合金的材料，并通过填充高导热陶瓷来优化其机械和热性能，以便更好地承受聚变反应堆内的酷热和辐射。
肯塔基大学文理学院材料科学系Frank J. Derbyshire教授兼化学教授Beth Guiton博士强调了这项研究的重要性。她表示：“控制等离子体而不意外停止聚变反应或损坏反应堆材料是一项巨大的挑战。所涉及的温度足以使接触的结构蒸发，但我们需要能够提取产生的巨大能量，以便使其发挥作用。”
Guiton博士还提到，该团队将利用机器学习技术来提高材料的强度和抗辐射性。她认为，巴尔克博士的工作不仅对肯塔基州的科学研究意义重大，而且对核聚变能源和美国能源技术的进步也具有重要影响。
ARPA-E主任Evelyn Wang表示：“ARPA-E在支持能够在更短时间内实现商业核聚变的技术方面处于领先地位。”她补充说，该项目是该机构选定的13个项目之一，共获得近3000万美元的资助。Wang总结道：“通过开发高性能、耐用的第一壁材料，该项目将我们的重点扩展到使聚变发电厂在运营和经济上可行。”
