自钝化钨合金在未来核聚变装置中的潜在应用与研究现状

谭晓月¹，王武杰¹，吴眉¹，罗来马¹，朱晓勇²，吴玉程^1,2,3

1. 合肥工业大学材料科学与工程学院2. 合肥工业大学有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心3. 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室

摘 要：由于钨具有高熔点、高热导率、优异的抗粒子溅射性能以及低燃料滞留等决定性的优势,被认为是未来核聚变装置用最有前景的第一壁候选材料之一。然而,未来核聚变装置运行时可能面临因人为或自然(地震或海啸)因素而引发冷却失效事故,导致具有放射性核素的钨氧化、挥发到环境中造成的核泄露风险。自钝化钨合金可以在第一壁表面形成一层致密的保护性氧化层,以避免具有放射性核素的钨发生氧化,从根本上解决/缓解这一核放射性泄露的风险。本文从自钝化钨合金的提出背景、成分设计、制备工艺和自钝化机制等几方面来阐述自钝化钨合金的研究现状,指出当前自钝化钨合金研制的必要性和艰巨性。结合当前国内外发展现状,对改善自钝化钨合金的抗氧化性能进行讨论并对其发展方向简单地进行展望。

关键词：未来核聚变装置;冷却失效事故;第一壁;自钝化钨合金;高温抗氧化;