俄罗斯科学家开发了一种新技术，生产用于制造热核反应堆元件的材料。我们谈论的是发电厂中面对等离子体的组件。它们受到强大的影响，因此必须具有非常高的性能。专家们利用 3D 打印技术生产出了铜和钨的复合材料，它结合了两种金属的优点。专家表示，寻找合适的材料是热核装置开发中最紧迫的问题之一，其解决方案使热核能时代更加接近。等离子体相互作用材料NUST MISIS 专家与 JSC NIIEFA 的同事一起提出了一种生产热核反应堆中面向等离子体的组件材料的新方法。这些部件要承受高温和氢同位素暴露等重负荷，因此对其性能有特殊要求。混合技术将增材制造（3D 打印）与传统方法相结合，生产出一种具有更好特性的钨铜双金属复合材料。它的性能大大超过了目前使用的同类产品。

— 研究和开发钨零件制造新方法具有很高的现实意义。选择性激光熔化技术（3D 金属打印）是最流行的金属产品增材生产方法之一，因为它可以合成高分辨率的复杂形状零件。 “催化和碳氢化合物加工”实验室负责人 斯坦尼斯拉夫-切尔尼什金指出，由于熔点高、会形成非熔合缺陷、微裂纹以及装置中各种部件过热，因此使用这种方法生产钨产品是一项艰巨的任务 ”。聚变反应堆是一种通过自持受控热核聚变获得能量的设施。它可以产生比现代核能中使用的原子核裂变反应更多的能量。迄今为止，只有这种类型的研究型反应堆。不过，全世界都在努力制造第一台实用型反应堆。该领域最著名的国际项目是国际热核实验反应堆（ITER）。它于 2010 年开始建造，应于 2035 年完工。库尔恰托夫研究所正在运行一个用于研究目的的现代化 T-15MD 核聚变反应堆。为这类设施创造新材料，使热核能源时代更近了一步。由于其高熔点和其他重要特性，钨被认为是面向等离子体组件的主要材料之一。但由于其硬度高、脆性大，加工难度大。为了用钨制造零件，通常使用经典粉末冶金方法，但它们不允许创建复杂轮廓的产品。因此，这些元素的传统设计是简单的多层结构。 MISIS 表示，增材制造使得逐层合成产品成为可能，包括具有给定多孔结构的产品。专家解释说，这些组件的特性可以通过改变其几何结构来适应特定的任务。NUST MISIS 团队利用激光合成成功获得了 96.7% 的固体样品相对密度。首先，使用选择性激光熔化制造钨多孔结构以形成复合材料。然后在高达 1350°C 的温度下将铜添加到基质中。在研究了铜浸渍钨基体的润湿和动力学后，科学家们已经建立了该操作的最佳条件。热核聚变何时开始使用？众所周知，纯钨是一种脆性金属。轻微变形时，材料中会出现裂纹。然而，机械测试表明，所得复合材料的延展性要高得多——变形 35% 时未观察到断裂。这在生产面向等离子体的组件时非常重要。“未来，我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。在测试过程中，将模拟接近热核装置真实运行条件的影响，”斯坦尼斯拉夫-切尔尼什金说。包壳材料的选择是核聚变装置开发过程中最棘手的问题之一。它必须能够承受巨大的热流和粒子流；在反应堆条件下还会造成中子损伤，"MEPhI 等离子体物理系代理主任尤里-加斯帕里扬向《消息报》解释道。— 面向等离子体的元件通常由多种材料制成，这增加了其可靠连接的问题。他说，MISIS和NIIEFA使用增材技术的新开发使得用钨和铜制造复合材料成为可能，并且可以实现每种材料的优点并组织特殊的内部结构。未来，还有更多的工作要做，以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。这位科学家补充说，在此之后，才有可能更准确地谈论这一决定的前景。能源战略研究所燃料和能源综合体专家分析部主任阿列克谢-别洛戈里耶夫认为，开发核聚变反应堆的解决方案是必要的，但其实际应用只有在几十年后才有可能。

— 所有致力于太空探索的主要国家都致力于建造热核反应堆，因为这种能源非常适合太空飞行。如果俄罗斯想在这一领域保持领先地位，那么它就需要开发技术。对于民用能源来说，热核聚变必须具有经济效益。他说："在对2050年前的预测中，没有一位专家考虑到这一点，因为与这种方法相关的不确定性仍然很高。”他指出。无论如何，它是一种非常重要的低碳能源来源，因为它比可再生能源和核能更有效。因此，专家强调，研究必须继续进行，但目前还处于基础阶段。