近日,我国在核聚变研究领域取得重大突破,聚变堆主机关键系统综合研究设施“夸父”(CRAFT)项目迎来关键进展——其偏滤器原型部件顺利通过专家组严格测试与验收。这一成果标志着我国在聚变堆核心部件研发上实现自主可控,为未来聚变堆工程化应用提供了重要技术支撑。
偏滤器作为聚变堆堆芯稳态运行的核心部件,承担着排出聚变产物、控制杂质和热量等关键功能,其工作环境极为严苛。此次通过验收的CRAFT偏滤器原型部件,在设计上采用混合偏滤器包层集成方案,理论上可将氚增殖率提升3%以上,为氚自持提供有效技术路径。同时,部件设计了三种可正面拆装的独特靶板结构,验证了快速更换的可行性,大幅提升了设备维护效率。
测试数据显示,该部件稳态热负荷能力达20兆瓦/平方米,靶板面向等离子体表面的邻接误差小于1毫米,达到国际领先水平。这一突破性成果使我国成为全球首个自主研制出国际尺寸最大、热负荷最高偏滤器原型部件的国家。通过平板结构设计,部件成功将钨表面温度控制在再结晶温度以下,相当于为聚变堆构建了一道高效“热防护盾”。
在研制过程中,项目团队形成了热等静压与钎焊加爆炸焊两条稳定工艺路线,推动了钾钨、弥散强化铜和低活化钢等国产先进聚变堆材料的规模化应用。这些创新工艺不仅保障了部件质量,更为我国聚变材料研发体系的建设提供了重要经验。
作为聚变堆主机关键系统综合研究设施的19项核心系统之一,偏滤器原型部件的成功研制具有多重战略意义。其技术成果可直接应用于未来聚变堆工程,同时可为其他聚变装置提供技术借鉴。更值得关注的是,相关技术已展现出向航空航天、高端医疗设备、工业电子产品和新能源汽车等领域拓展的潜力,为我国高端装备制造注入新动能。