科學家實現聚變堆關鍵部件樣件3D打印

近日，中國科學院合肥物質科學研究院核能安全技術研究所以中國抗中子輻照鋼（以下簡稱“CLAM鋼”）為原料，利用3D打印技術實現聚變堆關鍵部件“包層第一壁樣件”的試制，并對其組織和性能進行了研究分析。

3D打印技術可實現復雜結構一體化成形，具有制造周期短、材料利用率高等特點，是復雜構件制造的重要方法。研究人員以CLAM鋼為原材料，通過3D打印技術開展聚變堆包層部件的試制，探索該技術在聚變堆等先進核能系統部件制造上的可行性，以促進先進核能系統復雜構件的快速研發和性能優化并推動其工程化應用。 

經過大量實驗，研究人員首次實現了聚變堆包層第一壁抗中子輻照鋼樣件的3D打印成型。該樣件的尺寸精度符合設計要求，材料的致密度達到99.7%，與傳統方法制備的CLAM鋼強度相當。同時，研究還發現3D打印的逐層熔化和定向凝固特性導致了不同方向上CLAM鋼組織和性能的差異，這種差異未來可以通過掃描方案優化和熔池形核優化等方式有效降低甚至消除。該研究表明，3D打印技術在聚變堆等先進核能系統復雜構件制造上具有良好的應用前景。 

相關研究成果發表在Journal of Nuclear Materials上。該研究得到國家磁約束核聚變能發展研究專項等的資助。 

3D打印聚變堆包層第一壁CLAM鋼樣件及其微觀組織