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 3D打印技術(shù)逐漸向一個(gè)不太可能涉及到的領(lǐng)域——核聚變發(fā)展。我們都知道，太陽(yáng)利用核聚變產(chǎn)生能量。而現(xiàn)在研究人員也正在探索3D打印技術(shù)如何在地球上制造核聚變反應(yīng)堆。

當(dāng)然，工程上的挑戰(zhàn)是巨大的。但是中國(guó)科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所的劉紹軍（音譯）表示：“我們的3D打印技術(shù)可以制造出一種核聚變反應(yīng)堆的復(fù)雜部件，該部件很難用常規(guī)方法制得。”

研究人員們?cè)凇逗瞬牧想s志》上報(bào)告了他們關(guān)于該方法的研究進(jìn)展。他們還討論了相關(guān)金屬結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中的重大技術(shù)見(jiàn)解。

該工作使用了一種叫做選擇性激光熔融(SLM)的3D打印形式。高能激光瞄準(zhǔn)基片材料的選定區(qū)域，使這些區(qū)域熔化并凝固形成所需成分。這種結(jié)構(gòu)是通過(guò)激光反復(fù)掃描逐層建立的。

這一過(guò)程被用來(lái)創(chuàng)建適用于聚變反應(yīng)堆內(nèi)壁的縮小金屬樣本。這些反應(yīng)堆是甜甜圈形狀的結(jié)構(gòu)，被稱為“托卡馬克”（一種利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器）。這“第一堵墻”是圍繞著聚變所發(fā)生的高能核等離子體。因此，它面臨嚴(yán)峻的物理反應(yīng)沖擊，其中包括在聚變反應(yīng)中所釋放的中子轟擊。這種獨(dú)特環(huán)境對(duì)任何用作第一面墻的材料都有特定要求。為滿足這些需求，研究人員用中國(guó)所研發(fā)的一種特種鋼來(lái)制造零件，這種鋼對(duì)高能中子輻照具有特別的抵抗力。

“第一道墻的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，”但劉又表示：3D打印能夠快速地創(chuàng)建它，并可高效地利用基本原材料。逐層建造材料層的另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是：它允許對(duì)金屬顆粒方向的微觀結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行分析和控制。劉說(shuō)，優(yōu)化過(guò)程和擴(kuò)大規(guī)模所需的進(jìn)一步工作正在進(jìn)行中。

研究人員正在生產(chǎn)的這種鋼可能用于國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)項(xiàng)目，中國(guó)是該項(xiàng)目的創(chuàng)始成員之一。ITER項(xiàng)目管理人員目前計(jì)劃在2025年之前使其首個(gè)等離子核聚變反應(yīng)堆投入使用，但反應(yīng)堆組裝計(jì)劃是在2018年開(kāi)始。

該項(xiàng)目網(wǎng)站宣稱：“ITER將是首個(gè)長(zhǎng)時(shí)間維持聚變的設(shè)備。”如果這一希望得以實(shí)現(xiàn)，那么這一聚變過(guò)程中極高溫度的核心可能就會(huì)被3D打印鋼所包圍。