我国研制的聚变堆第一壁材料为铍/铜/不锈钢三层复合结构_风闻

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我国研制的聚变堆第一壁材料为铍/铜/不锈钢三层复合结构。

直面等离子体的材料是铍。铍是原子序数第二低的金属（在聚变堆运行时，第一壁材料受到高能粒子轰击而被溅射出来，越重的元素对聚变等离子体的干扰越大），表面形成致密的氧化膜而具有良好的化学稳定性（与最轻的金属锂相对），不与氢发生作用（不吸收放射性的氚），热导率高。

铜起到导热作用。

铜（黄色金属）与铍（银色块状金属，被称为“铍瓦”）的焊接采用热等静压焊接方法，即在高温高压下把两种金属材料紧密压合，让两者间发生相互的原子扩散而连接起来。焊接时，铍瓦之间用石墨垫片隔开，防止铍的错位和粘连，之后去除石墨垫片，再对铍瓦做横向的线切割，得到马赛克般的表面形状，给材料留出热胀冷缩的空间。

第一壁背后的不锈钢起到支撑、容纳冷却通道、与反应堆钢结构相接连的作用。

不锈钢与铜之间的焊缝采用激光焊接。激光的能量强而高度集中，可以在数十秒内完成这条长而深、精度要求高的焊缝。

在国际热核聚变实验堆（ITER）计划中，我国承担了10%的第一壁制造任务，全部为要承受最强烈热流的增强热负荷型壁板，表面热负荷最高达4.7 MW/m2。作为对比，地球大气层顶部单位面积上受到的太阳辐射值——“太阳常数”是1367 W/m2，即第一壁材料要承受相当于近4000倍太阳辐射的热流。

我国在这一领域虽然起步较晚，2004年核工业西南物理研究院才开始设计研发工作，但进展迅速，2010年我国第一壁材料连接技术通过ITER组织认证，国产高纯度铍也于当年底通过认证，结束了我国无高纯度铍的历史。2013年，第一壁小模块试验件通过高热负荷试验认证，2016年第一壁半原型件通过认证，进度领先于承担40%第一壁研制任务的俄罗斯（也是增强热负荷型），技术水平领先于承担50%任务的欧盟（全部是普通热负荷型，所承受热负荷仅为2 MW/m2）。如今，第一壁完成首件制造，具备了批量制造条件，标志着在这一关键材料和部件领域我国持续领跑世界，既是服务于ITER国际合作，更时为我国自主研制聚变堆提供了坚实的支撑。