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

鎢因其卓越的高導(dǎo)熱性、高熔點(diǎn)以及低離子和熱侵蝕率，被視為等離子體元件保護(hù)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(dǎo)致的兼容性問題，限制了其在散熱底座等方面的應(yīng)用。為解決這一難題，俄羅斯科學(xué)家采用了真空滲透法，將多孔鎢基體與銅混合，實(shí)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(jié)構(gòu)，還通過控制性能滿足了特定任務(wù)的需求。NIIEFA電磁計(jì)算科學(xué)與研究研究所所長(zhǎng)Pavel Piskarev指出，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，新方法能夠創(chuàng)建具有優(yōu)化逐層功能梯度結(jié)構(gòu)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(jī)械測(cè)試、激光閃光熱導(dǎo)率測(cè)量和顯微鏡檢查，即將進(jìn)入第一批模型的制造階段。此外，NIIEFA與MISIS還將合作在鋼上進(jìn)行青銅表面處理，用于TRT托卡馬克反應(yīng)堆第一壁元件，這些元件所受熱流相對(duì)較弱。此舉將進(jìn)一步增強(qiáng)反應(yīng)堆的耐用性和效率。

俄羅斯國(guó)家核能與能源局股份公司已完成TRT托卡馬克核聚變反應(yīng)堆的初步設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目被視為俄羅斯受控?zé)岷司圩儼l(fā)展和核動(dòng)力反應(yīng)堆建設(shè)的關(guān)鍵階段。TRT反應(yīng)堆采用高溫超導(dǎo)體制成，具有長(zhǎng)放電脈沖、強(qiáng)磁場(chǎng)和先進(jìn)的電磁系統(tǒng)。其建設(shè)主要基于跨國(guó)ITER項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，并計(jì)劃在2030年前建成。TRT項(xiàng)目旨在促進(jìn)快速且經(jīng)濟(jì)地過渡到純聚變反應(yīng)堆以及混合聚變裂變系統(tǒng)，為全球能源領(lǐng)域帶來革命性的變化。此次新型復(fù)合材料的開發(fā)，無疑為TRT托卡馬克反應(yīng)堆的成功建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。