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题名核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展
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作者
吴玉程
盛学洋
马冰
王珊
张一帆
刘家琴
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机构
合肥工业大学材料科学与工程学院
合肥工业大学
合肥工业大学
合肥工业大学
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出处
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期807-823,共17页
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基金
国家重大研发计划磁约束核聚变重大专项(2022YFE03140000,2022YFE03140004,2019YFE03120002)
国家自然科学基金国际(地区)交流与合作重点项目(52020105014)
+1 种基金
国家自然科学基金面上资助项目(51474083,51672065)
国家“清洁能源新材料与技术”学科创新引智基地项目(B18018)。
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文摘
可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一,是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前,可控热核聚变能的发展面临诸多挑战,偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件,其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行亟需解决的关键问题之一。作为等离子体轰击最严重区域,偏滤器靶板经受着高能粒子流辐照和高热负荷冲击(10 MW·m^(-2)稳态负荷和20 MW·m^(-2)瞬态负荷),同时承担着磁约束聚变装置最主要的排热功能。因此,研发具有优异性能的靶板材料是推动核聚变能发展的关键一步。目前,金属铍、碳基材料以及钨基材料是主要的3种偏滤器靶板候选材料。基于国内外现有研究成果,论述了偏滤器靶板材料的选择与研究进展,对比分析了3种候选材料的优势以及存在的问题,以期为偏滤器靶板材料的选择、研发提供借鉴。
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关键词
核聚变能
金属铍
碳基材料
钨基材料
偏滤器靶板材料
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Keywords
nuclear fusion energy
metal beryllium
carbon-based material
tungsten-based material
divertor target plate material
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分类号
TG146
[金属学及工艺—金属材料]
TL631.24
[核科学技术—核技术及应用]
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题名面向等离子体自钝化钨合金制备与服役性能的研究进展
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作者
朱晓勇
刘家琴
谭晓月
吴玉程
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机构
合肥工业大学材料科学与工程学院
安徽省先进复合材料设计与应用工程中心
北京化工大学化学学院
有色金属材料与加工技术国家地方联合工程研究中心
先进能源材料与环境材料国家国际科技合作基地
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出处
《机械工程材料》
北大核心
2025年第6期1-11,共11页
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基金
国家自然科学基金国际(地区)交流与合作重点项目(52020105014)
国家自然科学基金面上资助项目(51474083,51672065)
+1 种基金
国家重大研发计划专项项目(2022YFE03140001,2022YFE03140004,2022YFE03030003,2019YFE03120002,2017YFE03000604)
国家“清洁能源新材料与技术”学科创新引智基地项目(B18018)。
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文摘
钨具有高熔点、高热导率、低溅射率和低氘/氚滞留等优点,被认为是未来核聚变装置中最有前景的面向等离子体候选材料之一。但钨的抗氧化性能较差,一旦发生冷却失效事故并伴随真空室破裂,钨会迅速氧化、升华,导致核聚变装置面临放射性物质泄漏的风险。从钨材料改进和增强表面防护两个方面来解决抗高温氧化问题,对于从根本上确保核聚变装置的安全运行具有重要意义,为此提出了自钝化钨合金的概念。介绍了钨的高温氧化特征及抗氧化与防护方法,讨论了自钝化钨合金的制备方法,从成分和微观结构方面分析了自钝化钨合金的抗氧化策略,综述了自钝化钨合金的力学、热学和抗辐照等服役性能,并提出了未来的研究方向。
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关键词
核聚变装置
面向等离子材料
自钝化钨合金
抗氧化性能
服役性能
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Keywords
nuclear fusion device
plasma-facing material
self-passivating tungsten alloy
anti-oxidation property
service performance
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分类号
TG146.411
[金属学及工艺—金属材料]
TL627
[核科学技术—核技术及应用]
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