俄罗斯科学家利用3D打印技术突破热核反应堆材料生产难题

俄罗斯科学家在热核反应堆材料生产方面取得了重大突破。NUST MISIS与JSC NIIEFA的专家合作，开发出了一种新技术，用于生产热核反应堆中面对等离子体的关键组件材料。这些组件在极端条件下工作，必须承受高温、氢同位素暴露等强大影响，因此对材料性能有极高的要求。

新技术结合了增材制造(3D打印)与经典方法，生产出了具有改进特性的钨和铜双金属复合材料。这种复合材料结合了钨的高熔点和铜的其他优良特性，大大超过了当前使用的类似材料的性能。

科学家们利用选择性激光熔化技术(3D金属打印)制造了钨多孔结构，然后在高温下将铜添加到模具中。经过研究和优化，他们成功获得了96.7%固体样品相对密度的复合材料。这种材料的延展性显著提高，变形35%时未观察到断裂，这对于生产面向等离子体的组件至关重要。

面向等离子体的组件通常由多种材料制成，这增加了其可靠连接的问题。而新技术使得用钨和铜制造复合材料成为可能，并且可以优化每种材料的优点，实现特殊的内部结构。

未来，科学家们计划继续生产面向等离子体的组件原型，并进行热负载循环测试，以模拟接近热核装置真实运行条件的影响。此外，他们还将优化技术以降低材料的孔隙率，并研究材料在热和等离子体影响下的功能特性。

尽管热核聚变技术的实际应用还需要几十年的时间，但所有致力于太空探索的主要国家都在积极开发这项技术。俄罗斯如果想在这一领域保持领先地位，就需要继续推进相关研究。对于民用能源来说，热核聚变必须具有经济效益，但目前在预测中仍存在很高的不确定性。然而，作为一种重要的低碳能源来源，热核聚变的研究仍然具有重要意义，并将继续进行。