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中国团队攻克技术瓶颈,实现“人造太阳”关键核心材料国产化

中新社北京10月28日电 (记者 孙子)可控核聚变装置,被誉为“人造太阳”,代表了人类未来追求清洁能源的重要方向。其主要材料的制备备受关注。
10月28日,记者从中国科学院金属研究所获悉,该所荣立建研究员团队近日攻克了第二代受控核聚变用高温超导带材(REBCO)金属基带材技术瓶颈,成功国产化制备了“人造太阳”的主要核心材料。

中科院金属研究所本次研究打造的千米级基带。图片提供:中国科学院金属研究所
据研究团队介绍,第二代高温超导带材被认为是“可控核聚变中的“超磁体”。没有它,就很难产生可抑制数亿度等离子体的强磁场。中国在第二代高温超导材料的制备和应用方面处于全球前列。但用于制造该带材的金属基带材主要由哈氏合金(C276)制成,仍然依赖进口,不仅价格昂贵,而且交货时间也很长。 很难保证。
作为缓冲层和超导层生长的基材,金属基带充当建造房屋时奠定的基础。超导材料必须在基带上一层一层地“生长”。这不仅为超导带材提供了必要的机械强度和变形能力,也是整个超导结构稳定形成的基础。
在这项具体研究中,研究团队成功实现了使用专有的纯化制备技术工业制备高纯度、高吨位哈氏合金。该设备生产的超高纯合金中碳、锰、硫、磷、氧、氮的含量低于同类进口材料。其中,硫含量低于每10,000份0.05份。关于材料的内部纯度,大于2微米的大夹杂物的数量极少。 (A、B、C级均为0),D级夹杂物仅有0.5个,每0.5平方毫米仅有6个大于0.3微米的夹杂物。所有材料纯度指标均达到进口材料水平,部分品牌优于进口材料。
荣立建研究员透露,研究团队还攻克了基带加工过程中的关键技术难题,成功层压哈氏合金,打造出厚度超长、超薄的金属基带。直径仅为0.046毫米(约为人类头发直径的一半),宽度为12毫米,长度超过2000米。基带表面光滑如镜,粗糙度小于20纳米。该材料在液氮温度下的拉伸强度超过1900兆帕,相当于能够在指甲盖大小的区域支撑19吨的重量。即使在900℃下连续加热5分钟并冷却至室温后,拉伸强度仍保持在1200MPa以上,表现出优异的热稳定性和机械性能。

与本研究相关的数字。图片提供:中国科学院金属研究所
近日,上海两家超导技术公司对中科院金属研究所批量生产的哈氏合金基带材和东方超导技术(苏州)有限公司(东方超导)成功进行验证完成约1公里MF系列高温超导带材的规模化生产。 。我们这次打造的超导胶带性能优异,达到了进口基带制成的第二代高温超导胶带的水平,具有极其优异的性能。第二代制备的高温超导带用于超导公司的相关项目。
据悉,中科院金属研究所与东方超导公司达成供应20吨哈氏合金基带的框架合作协议。双方将继续深化合作,进一步优化制备工艺,推动国家基带规模化应用,确保支持我国超导技术创新发展和广泛应用。 (或更多)
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