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 3D打印技術(shù)逐漸向一個不太可能涉及到的領(lǐng)域——核聚變發(fā)展。我們都知道，太陽利用核聚變產(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。”

研究人員們在《核材料雜志》上報告了他們關(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)制造過程中的重大技術(shù)見解。

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)是通過激光反復(fù)掃描逐層建立的。

這一過程被用來創(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”（一種利用磁約束來實現(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。這種獨特環(huán)境對任何用作第一面墻的材料都有特定要求。為滿足這些需求，研究人員用中國所研發(fā)的一種特種鋼來制造零件，這種鋼對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關(guān)鍵優(yōu)勢是：它允許對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，優(yōu)化過程和擴(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際熱核實驗反應(yīng)堆(ITER)項目，中國是該項目的創(chuàng)始成員之一。ITER項目管理人員目前計劃在2025年之前使其首個等離子核聚變反應(yīng)堆投入使用，但反應(yīng)堆組裝計劃是在2018年開始。

該項目網(wǎng)站宣稱：“ITER將是首個長時間維持聚變的設(shè)備。”如果這一希望得以實現(xiàn)，那么這一聚變過程中極高溫度的核心可能就會被3D打印鋼所包圍。