近期,物理与光电工程学院王兴立副教授团队顺利完成中国科学院合肥物质科学研究院委托的“爆炸喷涂包层第一壁测试模块”合同任务,交付的钨/中间层/钢基底结构第一壁试样通过了各项第三方测试验证,达成所有验收指标,并在评审专家组的鉴定下成功通过合同验收。
第一壁是磁约束聚变装置内部直面高温等离子体的壁面的统称,需面对高热负荷、高能粒子溅射腐蚀、高能中子与射线辐照等作用,因此壁材料需具有极高的服役性能。目前国际公认钨是最适合的壁材料之一。但第一壁钨铠甲和钢结构材料的连接非常困难,特别是在大面积、曲面的钢表面覆盖全钨铠甲层,以及未来在聚变堆中原位修复钢表面损伤的钨铠甲区域,均是当前可控核聚变发展需要解决的重大难题。

鉴于我院王兴立副教授团队依托爆炸喷涂技术在第一壁研发上取得的一系列成果,中国科学院合肥物质科学研究院特委托团队利用爆炸喷涂研制出满足要求的包层第一壁测试模块,交付钨/中间层/钢基底结构的第一壁试样与测试件各若干,验收指标包括钨涂层厚度(毫米级)、中间层厚度(毫米级)、钨涂层密度、钨涂层氧杂质含量、钨涂层硬度、钨涂层室温热导率、钨/中间层/钢之间整体结合强度、钨/中间层/钢之间界面缺陷面积、钨/中间层/钢基底结构第一壁测试模块的1000次1 MW/m2循环高热负荷测试等。

合同验收前,交付件顺利通过了各项指标的第三方测试验证,验收过程中也获得了评审专家组的一致认可。此委托合同的顺利完成与验收,证明了团队的爆炸喷涂聚变堆第一壁技术的可靠性,标志着从“实验室研发”到“工程化应用”中的关键一步——产业验证已初步完成。