2019有研(yan)集(ji)團科技(ji)成果(guo)展示(shi)第二期(qi)推出“慣約(yue)聚變(bian)用(yong)高純金(jin)屬(shu)(shu)鉿(jia)制備(bei)技(ji)術及(ji)產(chan)業化(hua)”報道。有研(yan)資環(huan)院鋯鉿(jia)團隊承(cheng)擔完成的“慣約(yue)聚變(bian)用(yong)高純金(jin)屬(shu)(shu)鉿(jia)制備(bei)技(ji)術及(ji)產(chan)業化(hua)”項(xiang)目榮(rong)獲2019年度中國(guo)(guo)有色(se)金(jin)屬(shu)(shu)工業技(ji)術發明一(yi)等獎。這一(yi)項(xiang)目的完成突(tu)破了國(guo)(guo)外對我國(guo)(guo)的封鎖，提升(sheng)了我國(guo)(guo)強激光等領(ling)域關(guan)鍵原(yuan)料的自主保障能力。
技術背景
可控(kong)核(he)聚變是我國(guo)的(de)一項具有(you)國(guo)際領先水(shui)平的(de)能源技術。1964年，兩彈功勛王(wang)淦昌(chang)先生最先提出利用(yong)激(ji)光打在聚變燃料靶上來實(shi)現受控(kong)熱(re)核(he)反應的(de)構想，由此開辟了(le)實(shi)現受控(kong)熱(re)核(he)聚變反應的(de)新途徑——激(ji)光慣性約束(shu)聚變。
慣性(xing)約束核(he)聚(ju)變(bian)的(de)具體方(fang)式是(shi)用(yong)激光或離(li)子束作(zuo)驅動源，脈沖式地提(ti)供高(gao)(gao)強度能量，均(jun)勻地作(zuo)用(yong)于(yu)裝填氘(dao)(dao)氚(chuan)(chuan)（DT）燃料(liao)的(de)微型(xing)球狀靶(ba)丸外殼表(biao)面，形成高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓(ya)等離(li)子體，利用(yong)反沖壓(ya)力，使靶(ba)的(de)外殼極(ji)快地向心運動，壓(ya)縮氘(dao)(dao)氚(chuan)(chuan)主燃料(liao)層到每立方(fang)厘米幾百(bai)克質量的(de)極(ji)高(gao)(gao)密度，并使局部氘(dao)(dao)氚(chuan)(chuan)區域(yu)形成高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)密度熱(re)斑(ban)，達到點火(huo)條件(jian)，驅動脈沖寬度為納(na)秒(miao)級，在高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)密度熱(re)核(he)燃料(liao)來(lai)不及飛散之前，進行充分熱(re)核(he)燃燒，放出大量聚(ju)變(bian)能，從而實現可控核(he)聚(ju)變(bian)。
高性(xing)能(neng)激(ji)光(guang)(guang)薄膜光(guang)(guang)學元件是慣性(xing)約(yue)束聚變激(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)關鍵組件。大尺寸(cun)偏振薄膜元件是唯一同時具備高透射和高反射功能(neng)的(de)(de)元件，被(bei)認為是慣性(xing)約(yue)束聚變激(ji)光(guang)(guang)裝(zhuang)(zhuang)置中尺寸(cun)最大、多層膜層最厚(hou)、研制難度(du)最高的(de)(de)薄膜元件。它與普克爾(er)盒組成的(de)(de)光(guang)(guang)開(kai)關被(bei)譽為美國國家(jia)點火裝(zhuang)(zhuang)置七大奇跡之一。
高性能激(ji)光(guang)(guang)薄膜(mo)光(guang)(guang)學(xue)元(yuan)件在(zai)慣(guan)性約(yue)束聚變激(ji)光(guang)(guang)裝置中有著至關重要的作用，而強激(ji)光(guang)(guang)損傷閾值(zhi)高的氧化鉿(jia)(jia)光(guang)(guang)學(xue)薄膜(mo)則是其(qi)中的一項硬核(he)技術。其(qi)最(zui)優方案是采用高純(chun)(chun)金(jin)屬(shu)鉿(jia)(jia)作為(wei)鍍膜(mo)材(cai)料(liao)。金(jin)屬(shu)鉿(jia)(jia)靶材(cai)的純(chun)(chun)度(du)是影響氧化鉿(jia)(jia)光(guang)(guang)學(xue)薄膜(mo)的抗激(ji)光(guang)(guang)損傷閾值(zhi)性能的關鍵因素。高純(chun)(chun)金(jin)屬(shu)鉿(jia)(jia)屬(shu)于(yu)典型(xing)的活潑(po)難熔稀有金(jin)屬(shu)，純(chun)(chun)度(du)要求高、雜(za)質要求苛(ke)刻(ke)，其(qi)提純(chun)(chun)技術難度(du)大、復雜(za)程度(du)高。在(zai)光(guang)(guang)學(xue)元(yuan)件制(zhi)造領域，國外發達國家多使用純(chun)(chun)度(du)99.99%的金(jin)屬(shu)鉿(jia)(jia)，但該產品(pin)對我國禁運(yun)，我國無高純(chun)(chun)金(jin)屬(shu)鉿(jia)(jia)生(sheng)產技術和產品(pin)。
項目簡介(jie)
自2006年(nian)開始，本項目研究團隊進行(xing)高純(chun)金(jin)屬鉿(jia)(jia)的(de)研制，至2012年(nian)獲得純(chun)度達到99.99%的(de)高純(chun)金(jin)屬鉿(jia)(jia)樣品，2013年(nian)完成了(le)(le)高純(chun)金(jin)屬鉿(jia)(jia)生產線建(jian)設。他(ta)們自主研制了(le)(le)熔鹽電(dian)解(jie)(jie)和碘化工序(xu)提純(chun)新工藝(yi)設備，攻克了(le)(le)鉿(jia)(jia)錠在加工鍛造高溫拉絲過(guo)程中存(cun)在鉿(jia)(jia)氧化、斷(duan)絲、缺陷等難題。在國(guo)內率先建(jian)立了(le)(le)5N高純(chun)鉿(jia)(jia)熔鹽電(dian)解(jie)(jie)-碘化、電(dian)子束純(chun)化的(de)工藝(yi)技術路線，年(nian)產能達到500kg，產品純(chun)度達到99.999%，總體技術達到了(le)(le)國(guo)際(ji)領先水平(ping)。
高純鉿(jia)制(zhi)備(bei)技術(shu)及生(sheng)產(chan)能力的掌握，支撐了我(wo)國高端制(zhi)造，高性(xing)能等離子(zi)切割(ge)機研制(zhi)和生(sheng)產(chan)，保障(zhang)了我(wo)國核(he)領域(yu)相(xiang)關關鍵元器件(jian)制(zhi)備(bei)對原料(liao)的需求，為(wei)我(wo)國可控(kong)核(he)聚變(bian)技術(shu)繼(ji)續處于(yu)國際領先地位做出了積極貢獻(xian)。