2019有研集團(tuán)科技成果展示第二期推出“慣約聚變用高純金屬鉿制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”報(bào)道。有研資環(huán)院鋯鉿團(tuán)隊(duì)承擔(dān)完成的“慣約聚變用高純金屬鉿制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目榮獲2019年度中國(guó)有色金屬工業(yè)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。這一項(xiàng)目的完成突破了國(guó)外對(duì)我國(guó)的封鎖，提升了我國(guó)強(qiáng)激光等領(lǐng)域關(guān)鍵原料的自主保障能力。
技術(shù)背景
可控核聚變是我國(guó)的一項(xiàng)具有國(guó)際領(lǐng)先水平的能源技術(shù)。1964年，兩彈功勛王淦昌先生最先提出利用激光打在聚變?nèi)剂习猩蟻?lái)實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)的構(gòu)想，由此開(kāi)辟了實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)的新途徑——激光慣性約束聚變。
慣性約束核聚變的具體方式是用激光或離子束作驅(qū)動(dòng)源，脈沖式地提供高強(qiáng)度能量，均勻地作用于裝填氘氚（DT）燃料的微型球狀靶丸外殼表面，形成高溫高壓等離子體，利用反沖壓力，使靶的外殼極快地向心運(yùn)動(dòng)，壓縮氘氚主燃料層到每立方厘米幾百克質(zhì)量的極高密度，并使局部氘氚區(qū)域形成高溫高密度熱斑，達(dá)到點(diǎn)火條件，驅(qū)動(dòng)脈沖寬度為納秒級(jí)，在高溫高密度熱核燃料來(lái)不及飛散之前，進(jìn)行充分熱核燃燒，放出大量聚變能，從而實(shí)現(xiàn)可控核聚變。
高性能激光薄膜光學(xué)元件是慣性約束聚變激光的關(guān)鍵組件。大尺寸偏振薄膜元件是唯一同時(shí)具備高透射和高反射功能的元件，被認(rèn)為是慣性約束聚變激光裝置中尺寸最大、多層膜層最厚、研制難度最高的薄膜元件。它與普克爾盒組成的光開(kāi)關(guān)被譽(yù)為美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置七大奇跡之一。
高性能激光薄膜光學(xué)元件在慣性約束聚變激光裝置中有著至關(guān)重要的作用，而強(qiáng)激光損傷閾值高的氧化鉿光學(xué)薄膜則是其中的一項(xiàng)硬核技術(shù)。其最優(yōu)方案是采用高純金屬鉿作為鍍膜材料。金屬鉿靶材的純度是影響氧化鉿光學(xué)薄膜的抗激光損傷閾值性能的關(guān)鍵因素。高純金屬鉿屬于典型的活潑難熔稀有金屬，純度要求高、雜質(zhì)要求苛刻，其提純技術(shù)難度大、復(fù)雜程度高。在光學(xué)元件制造領(lǐng)域，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家多使用純度99.99%的金屬鉿，但該產(chǎn)品對(duì)我國(guó)禁運(yùn)，我國(guó)無(wú)高純金屬鉿生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品。
項(xiàng)目簡(jiǎn)介
自2006年開(kāi)始，本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行高純金屬鉿的研制，至2012年獲得純度達(dá)到99.99%的高純金屬鉿樣品，2013年完成了高純金屬鉿生產(chǎn)線建設(shè)。他們自主研制了熔鹽電解和碘化工序提純新工藝設(shè)備，攻克了鉿錠在加工鍛造高溫拉絲過(guò)程中存在鉿氧化、斷絲、缺陷等難題。在國(guó)內(nèi)率先建立了5N高純鉿熔鹽電解-碘化、電子束純化的工藝技術(shù)路線，年產(chǎn)能達(dá)到500kg，產(chǎn)品純度達(dá)到99.999%，總體技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
高純鉿制備技術(shù)及生產(chǎn)能力的掌握，支撐了我國(guó)高端制造，高性能等離子切割機(jī)研制和生產(chǎn)，保障了我國(guó)核領(lǐng)域相關(guān)關(guān)鍵元器件制備對(duì)原料的需求，為我國(guó)可控核聚變技術(shù)繼續(xù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位做出了積極貢獻(xiàn)。