左起：UKAEA 聚变材料负责人 David Bowden、Yutai Kato、ORNL 和田纳西大学的 Steve Zinkle 教授以及 Amanda Quadling 博士。照片：英国原子能机构

五年研究将检查聚变电厂材料的行为

英国原子能管理局和美国能源部橡树岭国家实验室启动了价值 360 万美元的聚变能源合作伙伴关系。

在一个为期五年的项目中，这两个组织将检查未来商业聚变发电厂所需材料的性能和行为。

该合作伙伴关系将首先涉及在美国科学设施橡树岭的高通量同位素反应堆中使用中子辐照材料。

然后，他们将在橡树岭和英国卡勒姆校区的 UKAEA 材料研究中心测试这些材料。

这项研究已经启动，因为利用聚变能的主要挑战之一是开发材料以应对极端环境。

这是因为高能中子和极端温度会削弱或改变材料所需的机械、热学、光学或电子特性，从而缩短聚变机器的使用寿命。

该研究将试图了解某些材料在长时间内对辐射的反应，以延长所用材料的使用寿命。

UKAEA 材料研究主任 Amanda Quadling 博士表示，此次合作“将使 UKAEA 能够访问 ORNL 的现有辐照材料档案，其中包括二元铁铬合金、先进钢材、碳化硅复合材料和铜合金。

“除此之外，UKAEA 还将把全新材料放入 ORNL 高通量同位素反应堆，包括由 UKAEA 和更广泛的英国工业开发的新型高温钢、渗透屏障涂层和焊接材料。”

ORNL 材料科学与技术部临时主任兼聚变材料项目经理 Yutai Kato 博士表示，合作研究的材料“将主要集中在‘增殖层’——一种提供聚变燃料氚的成分，以制造发电厂自给自足”。

辐照后测试将包括拉伸和硬度性能测量，以了解辐射引起的硬化的影响和程度以及这些材料同时发生的延展性损失。

还将进行高级微观结构分析，以了解中子辐射对化学偏析和沉淀物稳定性的影响。

这些评估对于保证这些合金足够耐用和可靠以在每个部件的整个预期寿命期间支持聚变电厂至关重要。

2021 年，UKAEA 推出了英国聚变材料路线图，旨在提供新的中子弹性材料以及一套辐照和辐照后测试工作，为设计工程师提供建造未来聚变电厂的数据。

从这项工作中获得的知识将发表在期刊和材料手册中，并与业界更广泛地共享，以加速聚变应用新材料的开发。

该合作伙伴关系还将让来自美国和英国的员工通过借调访问他们的对口设施，以分享行业技能。