博一建材讯：受控热核聚变能的利用是公认的有望解决人类未来能源需求的主要途径，材料问题是决定聚变能能否开发成功的关键之一，其中包括“面向等离子体材料”（PFM）。这种材料是在核聚变反应装置中直接面对等离子体的第一壁、偏滤器及限制器的装甲材料。PFM的主要功能是：有效控制进入等离子体的杂质；有效移走辐射到材料表面的热；保护非正常停堆时其它部件免受等离子体轰击而损坏。PFM关系到等离子体的稳定性及第一壁结构材料和元件的安全。
在聚变反应过程中，PFM受到高热流等离子体的强烈辐照，同时也受到逃逸出来的各种粒子的轰击，处于极其恶劣的工作条件下；尤其在发生等离子体破裂和垂直位移事件时，这种辐照和冲击更为严重。这就要求PFM在以下几方面都应具有良好的性能：首先，PFM要有良好的导热性、抗热冲击性能和高熔点；其次，PFM应有低的溅射产额，即由物理溅射、化学溅射和辐照增强升华所产生的杂质的数量要低；第三，氢(氘、氚)再循环作用低，即氢(氘、氚)应具有较低的吸放气性；第四，PFM应当是低活性材料。
目前使用的PFM可分为低原子序数（低Ｚ）材料和高原子序数（高Ｚ）材料两大类。
低Z材料可以减少杂质对等离子体稳定性的影响，如碳或铍等。铍由于具有低的原子序数、密度低、比强度大、弹性模量高、抗氧化能力强、与等离子体具有良好的适应性、热导率高、中子吸收截面小且散射截面大等优点而使其成为PFM的候选材料之一。但是，在中子辐照的条件下会引发铍晶体结构的变化并引起肿胀以及性能恶化，如韧性降低、导热率降低等；同时，由于铍有毒，故使其未来的应用受到限制。
碳基材料(如掺杂石墨)由于具有低原子序数、高的热导率，在高温时仍能保持一定强度，有很好的抗热冲击性能和较好的真空性能，近10多年来被作为PFM的首选材料而得到广泛应用。但是，石墨的孔隙较大，导致水蒸气、氢气等多种气体，特别是氘和氚，大量贮存于孔隙，给聚变装置的再循环控制造成了困难；同时，其耐高温氧化性差，并有高化学溅射和辐照升华现象，使用寿命较短。近年来虽然对碳基材料作了很多改进，但其化学溅射和辐照升华现象仍很严重，难以提高寿命。
如果边缘等离子体温度低到使PFM的溅射产额不足以威胁等离子体的程度，就可使用高原子序数的难熔金属或合金。近年来,随着人们对等离子体约束水平的提高以及偏滤器位形的发展,等离子体边缘的温度已经降低到钨发生物理溅射的临界温度以下。作为高Ｚ材料的钨因其高熔点和高导热率、低溅射率、低氚滞留、无化学刻蚀以及高的抗等离子体冲刷能力等，而显示出突出的综合优势。从两类材料的特点来看，低Ｚ材料适合开展高温等离子体研究，而高Ｚ材料更适合未来聚变电站要求的稳态运行模式。(一员)
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