可控核聚变真空室、包层系统与真空杜瓦行业报告（21页）

行业报告下载 2025年06月18日 10:07 管理员

包层不仅负责将聚变产生的能量转换为可用的电能，还要实现氚的自持和提供必要的辐照屏蔽。尽管低活化铁素体马氏体钢（RAFM钢）作为包层材料已取得了显著进展，但在面对更高水平的中子辐照时，现有材料的性能仍显不足。为了克服这些挑战，研究人员尝试了各种材料的应用。目前，核聚变反应堆的包层材料主要有以下几种：低活化铁素体马氏体钢 (RAFM钢)、氧化物弥散强化钢 (ODS钢)、改良RAFM钢 (CNA钢)、非机械合金化制备的ODS钢、钒合金、碳化硅复合材料以及复合块状非晶材料和高熵合金等新型材料。第一壁是聚变装置中面对等离子体的一层固体结构，它的主要作用是防止杂质进入等离子体进而污染等离子体内部环境，快速地将等离子体辐射产生的热量传输出去，并防止瞬态事件发生时所导致的其他部件损伤进而危及人身及设备安全。第一壁结构：第一壁提供了包层系统与等离子体的界面，并屏蔽等离子体运行时产生的高热负荷。由面向等离子体材料（目前所选材料是铍）、中间热沉材料（CuZrCr合金）以及支撑背板材料（316L（N）不锈钢）三部分组成，主要连接工艺为热等静压（HIP）。根据不同模块所承受热载荷的不同，第一壁分为承担高热载荷和低热载荷两种类型，即普通热负荷型（NHF）和增强热负荷型（EHF）。第一壁材料必须满足：强大的导热性能、熔点及抗热负荷性能、低的溅射产额、对于氢同位素的滞留应较低、低的放射性（即应是低活性材料）。