摘要：随着人们对能源的需求持续迅速增长,化石燃料等传统能源在可预见的未来即将枯竭,并带来严峻的环境问题。轻原子核核聚变反应产生的聚变能是解决人类能源问题的重要潜在途径。近年来对聚变堆的研究取得了显著进展,随之而来的材料问题逐渐成为一个现实难题,这是由于反应堆中的材料将面临苛刻的工作环境。钨(W)具有高熔点、高导热率、高密度、低的热膨胀系数、低蒸气压、低氚滞留、低溅射产额和高自溅射阀值等优异性能,被认为是今后核聚变装置最有前途的面对等离子体第一壁材料,但钨及钨合金由于脆性问题在未来聚变装置中的应用也面临着巨大的挑战,其中辐照缺陷的产生往往导致材料脆化,缩短部件服役寿命。这些缺陷还会与珍贵的聚变燃料(如氚)产生相互作用,导致严重的滞留和渗透问题。因此,研究钨及钨基材料的辐照损伤就显得非常有必要,通过材料成分/结构/组织的设计来延缓辐照缺陷的产生将具有非常重要的意义。本文对商用钨材料及先进钨合金材料(超细晶钨、W-Ta合金、弥散增强钨)的辐照损伤现状及最新研究进展进行了综合评述。

摘要：低环径比（ＬＡＲ）概念作为一种聚变动力堆设计方案，它的许多关键问题已用总体设计程序进行了评估计算。Ａ＝１．４，κ＝３，βＴ＝６２％和自持电流为８７％的平衡设计的物理基础取自过去已得到的结果。计算表明，若引入氪（Ｋｒ）以便增加等离子体芯部辐射，则可将偏滤器上的热流部分地转移到第一壁上，但此时芯部的聚变功率也有所减少。设计中采用了积极的工艺措施，将关键部件的参数推向设计极限，为了减小堆尺寸，对铜合金的环向磁场（ＴＦ）线圈中心柱未施屏蔽。本文提出了一项能承受高的热负荷和中子壁负载的堆设计，它在第一壁和包层中用氦作载热剂、钒合金作结构材料、锂作氚增殖剂。若采用上述材料组合和设计，一个电功率为１９６６ＭＷｅ的聚变动力堆的尺寸，可减小到大半径为３．０５ｍ。设铜合金和钒合金的辐照寿命为１５ＭＷｙ／ｍ２，考虑到在堆的３０年寿期内，须更换铜合金中心柱和外侧第一壁以及包层，估计电价为５．１９美分／千瓦时，而总的直接投资为４８．８亿美元。这说明采用本ＬＡＲ设计，聚变电厂的造价（２４８２美元／千瓦电）开始接近可接受的价格水平，为了获取经济的聚变动力，采用ＬＡＲ发展途径可能是明智之举。

摘要：对ITER装置内部线圈(IVC)中,管内矿物绝缘导体(SSMIC)中的无氧铜管在常温、高温下的机械性能进行了研究。结果显示高纯铜的机械性能满足设计要求,抗拉强度和屈服强度在常温、高温下均有提高。此结果为ITER内部线圈导体的设计与性能分析提供了数据参考。

摘要：针对核聚变堆中第一壁材料的需求,本文开展了低中子活化元素的W高熵合金的设计及制备研究。为了降低W的极高熔点对样品制备的不利影响,通过不同判据设计出低W含量的W_(16)Ti_(20)Ta_(20)V_(44)合金(at.%)。结合粉末烧结预合金化和真空电弧熔炼工艺,制备出成分均匀的W_(16)Ti_(20)Ta_(20)V_(44)合金样品。结果表明,该四元合金为体心立方的单相固溶体结构,受制备过程中冷却速率的影响,形成了枝晶和等轴晶两种不同的宏观组织;在1673 K温度以下不发生相变,显示出高的热力学稳定性;室温压缩强度达到2665 MPa,压缩应变超过30%,断裂方式以由沿晶断裂和穿晶断裂构成的脆性断裂为主。

摘要：2020年12月4日14时02分,新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电,标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术,为我国核聚变堆的自主设计与建造打下了坚实基础。中国环流器二号M装置是我国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置,是我国新一代先进磁约束核聚变实验研究装置,采用更先进的结构与控制方式,等离子体体积达到国内现有装置2倍以上,等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上,等离子体离子温度可达到1.5亿度,能实现高密度、高比压、高自举电流运行,是实现我国核聚变能开发事业跨越式发展的重要依托装置,也是我国消化吸收ITER技术不可或缺的重要平台。