嬗变元素Re、Os对聚变装置面向等离子体钨材料性能的影响

吴博宇^1,2，徐玉平²，吕一鸣^2,3，卢棚²，李小椿²，周海山²，刘松林²，罗广南^2,3

1. 安徽大学物质科学与信息技术研究院2. 中国科学院等离子体物理研究所3. 中国科学技术大学科学岛分院

摘 要：钨（W）由于具有高熔点、高密度、低热膨胀系数、低氚滞留、低溅射产额等优异性能,被认为是最有潜力的聚变装置面向等离子体材料。氘氚聚变反应产生的14 MeV中子会导致W中嬗变元素铼（Re）、锇（Os）的产生,随着服役时间的延长,嬗变元素不断累积。这两种嬗变元素的产生势必会影响到W材料的微观组织结构,进而对W材料的性能产生影响。本文全面介绍了W嬗变元素Re、Os对聚变装置面向等离子体W材料的关键服役性能的影响,包括对力学性能、抗辐照性能、热学性能以及钨中氢同位素输运行为的影响。结果表明,W嬗变元素Re、Os能对W材料的性能造成较大的改变,但目前相关的研究都不够系统化,未来还需进行更为系统的研究来全面地对中子辐照条件下聚变装置面向等离子体W材料的性能进行评估。

关键词：钨;嬗变;面向等离子体材料;铼;锇;