我国科学家实现3D打印核聚变部件,将用于国际热核实验反应堆项目

3D打印技术逐渐向一个不太可能涉及到的领域——核聚变发展。我们都知道，太阳利用核聚变产生能量。而现在研究人员也正在探索3D打印技术如何在地球上制造核聚变反应堆。

当然，工程上的挑战是巨大的。但是中国科学院核能安全技术研究所的刘绍军（音译）表示：“我们的3D打印技术可以制造出一种核聚变反应堆的复杂部件，该部件很难用常规方法制得。”

研究人员们在《核材料杂志》上报告了他们关于该方法的研究进展。他们还讨论了相关金属结构制造过程中的重大技术见解。

该工作使用了一种叫做选择性激光熔融(SLM)的3D打印形式。高能激光瞄准基片材料的选定区域，使这些区域熔化并凝固形成所需成分。这种结构是通过激光反复扫描逐层建立的。

这一过程被用来创建适用于聚变反应堆内壁的缩小金属样本。这些反应堆是甜甜圈形状的结构，被称为“托卡马克”（一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器）。这“第一堵墙”是围绕着聚变所发生的高能核等离子体。因此，它面临严峻的物理反应冲击，其中包括在聚变反应中所释放的中子轰击。这种独特环境对任何用作第一面墙的材料都有特定要求。为满足这些需求，研究人员用中国所研发的一种特种钢来制造零件，这种钢对高能中子辐照具有特别的抵抗力。

“第一道墙的结构非常复杂，”但刘又表示：3D打印能够快速地创建它，并可高效地利用基本原材料。逐层建造材料层的另一个关键优势是：它允许对金属颗粒方向的微观结构特征，进行分析和控制。刘说，优化过程和扩大规模所需的进一步工作正在进行中。

研究人员正在生产的这种钢可能用于国际热核实验反应堆(ITER)项目，中国是该项目的创始成员之一。ITER项目管理人员目前计划在2025年之前使其首个等离子核聚变反应堆投入使用，但反应堆组装计划是在2018年开始。

该项目网站宣称：“ITER将是首个长时间维持聚变的设备。”如果这一希望得以实现，那么这一聚变过程中极高温度的核心可能就会被3D打印钢所包围。

原文来自：PHYS ORG，原文题目：Printing the parts for nuclear fusion，由材料科技在线团队翻译整理。