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ITER解决最棘手难题(120822)
时间 : 2012-08-22     

用钨与铍涂装反应堆内层

ITER解决最棘手难题

 

试验用核聚变反应堆JET成功为ITER测试了一种新的内层。小图为钨偏滤器的横截面。

图片来源:EFDA;ITER

 

一直以来,笼罩在ITER核聚变反应堆项目——目前在法国建造的一个大型国际合作项目——头顶的一个最大问号便是用什么材料来涂装反应堆的内壁。要知道,它必须要能够抵挡10万摄氏度的高温,以及猛烈的粒子轰击。

如今,研究人员终于从用一个类似于计划在ITER中所使用的内层改装的目前世界上最大的核聚变装置中找到了答案。研究人员报告说,位于英国牛津附近的欧洲联合环形加速器(JET)的新的“像ITER一样的墙壁”是一种钨与铍的结合产物,与较早的核聚变反应堆所使用的内层相比,它被侵蚀的速度更为缓慢,并且吸收的燃料也更少。物理学家Peter de Vries表示:“这是一个非常棒的消息,因为它意味着我们为ITER所选择的材料是正确的。”

核聚变是为太阳和恒星提供能量的过程,或者说,它是最完美的能量来源。它所需的燃料(氘和氚)非常容易获取,并且几乎是用不完的,而这一过程也并不会产生任何温室气体或长期存在的核废料。

在早期核聚变反应堆中,最常见的反应堆内层是由碳构成的,这是因为它极耐高温与腐蚀,并且不会污染燃料被加热后所形成的等离子体。然而碳有一个最大的缺陷便是它非常“乐于”吸收氘和氚。对ITER来说,其反应堆会经常使用氚,因此对氚的吸收必须保持在最低限度,碳显然是不合适的。

由于并不存在一种完美的材料,因此研究人员不得不向使用两种材料的方案妥协。如今,大多数的内壁会涂装铍——这种金属对等离子体的污染最低,但其熔点却很低,无法耐受等离子体的高温。另一方面,在JET的底部有一个被称为偏滤器的装置,它类似于反应堆的排气管。这种装置会与等离子体接触,因此需要一种更为耐用的涂层。为此,研究人员使用了钨,并取得了很好的效果。

JET从2010年5月至2011年5月进行了一次内部改造,其间,研究人员用打算在ITER中使用的铍和钨替代了原有的碳内层。结果显示,在升级后的JET中,与之前的碳内壁相比,铍内壁在等离子体的影响下腐蚀速度要慢得多。研究人员在日前召开的一次会议上报告了这一结果。

ITER是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,它的建造大约需要10年,耗资数十亿美元。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,俗称“人造太阳”。

 

http://www.cas.ac.cn/xw/kjsm/gjdt/201208/t20120822_3630904.shtml