1月9日，英国原子能管理局（UKAEA）发布消息称，《Fusion-grade steel produced at scale in UK-first》（英国首次大规模生产聚变级钢）。据消息称，由英国原子能管理局（UKAEA）牵头，来自英国多所大学的研究人员联盟已批量生产了5.5吨可用于核聚变反应堆的低活化铁素体 - 马氏体（RAFM）钢。
随着世界各国逐渐放弃使用化石燃料，人们强烈要求使用无污染、更清洁的能源。虽然风能和太阳能发电厂的安装速度正在加快，但人们还需要一种更可靠的能源来克服这些技术的间歇性问题。
核聚变有望带来取之不尽的清洁能源，就像核裂变一样，可以随时利用。然而，要实现核聚变，需要在地球上复制与太阳相似的反应条
工业界和学术界正在努力解决这一难题。但一旦解决了，就必须扩大规模以释放其真正潜力。这就是制造聚变反应堆的部件的大规模生产的关键所在，英国原子能管理局已开始通过其NEURONE计划朝这个方向努力。
一、NEURONE是什么？
英国原子能管理局材料科学与工程小组组长戴维·鲍登在发给《趣味工程》的新闻稿中解释道：“传递聚变能量的一大挑战是开发能够承受极端温度（至少高达650摄氏度（1202°F））和未来聚变发电厂所需的高中子负荷的结构材料。”
该机构成立了NEURONE（先进钢材中子辐照）联盟，其成员包括来自牛津、伦敦、曼彻斯特、布里斯托和谢菲尔德的一些英国顶尖大学的代表，以及材料加工研究所和谢菲尔德锻造厂等工业合作伙伴。
这个耗资1200万英镑的项目将英国原子能管理局的材料部门、英国的学术和工业合作伙伴以及澳大利亚核科学技术组织（ANSTO）等国际合作者联系起来，同时为他们提供使用中子辐照设施的机会。
仅在第一年，该计划就已生产出50多种先进的低活化铁素体 - 马氏体（ARAFM）钢合金，目前正在对其进行分析以及分析材料损伤的新方法。
该联盟率先批量生产了5.5吨RAFM钢材，创造了英国纪录。
二、低活化铁素体-马氏体（RAFM）
钢
低活化铁素体-马氏体（RAFM）钢是一种专门为核聚变反应堆设计的先进结构材料，因其优异的高温力学性能、抗辐照性能、低热膨胀系数和高热导率而备受关注。RAFM钢在国际热核聚变实验堆（ITER）项目中被选为实验包层模块的候选材料。
主要特性
：
- 高温力学性能：RAFM钢在高温下具有优异的力学性能，能够在极端环境下保持结构完整性。
- 抗辐照性能：RAFM钢对中子辐照肿胀具有强抵抗力，能够在聚变反应堆的高辐照环境下长期稳定工作。
- 低热膨胀系数：RAFM钢的热膨胀系数低，有助于减少因温度变化引起的热应力。
- 高热导率：RAFM钢的高热导率有助于有效导出反应堆中的热量，保持反应堆的热稳定性。
应用范
围：
- 包层模块：RAFM钢被广泛用于聚变反应堆的包层模块，主要用于氚增殖和能量获取，处于聚变反应堆装置中中子流强度最高的位置。
- 第一壁：作为反应堆的内壁，直接面对高温等离子体，需要承受极高的温度和中子辐照。
- 偏滤器：用于引导等离子体流，需要在高温和中子辐照环境下工作。
- 压力容器：用于容纳和保护反应堆的核心部件，需要具备高强度和良好的抗辐照。
三、大规模生产聚变级钢
NEURONE团队利用位于米德尔斯堡的材料加工研究所（MPI）的一台7吨重的电弧炉（EAF）实现了这一壮举。与传统方法相比，这种方法与增强的净化和热机械协议相结合，可以帮助将生产成本降低多达10倍。
MPI的NEURONE项目负责人理查德·伯利补充道：“作为唯一能够大规模生产RAFM钢的英国主权钢铁研究机构，这是核聚变研发的突破性时刻。”
鲍登解释道：“生产5.5吨聚变级RAFM钢为未来商业聚变计划中此类聚变钢的经济高效制造奠定了基础。开发这类钢材还可以使需要高强度、高温结构钢的邻近行业受益，例如核裂变或石化行业。”
参考链接：
- https://interestingengineering.com/energy/mass-production-fusion-steel-uk
- https://www.gov.uk/government/news/fusion-grade-steel-produced-at-scale-in-uk-first