2019有研集團科技成果展示第二期推出“慣約聚變用高純金屬鉿制備技術及產業(yè)化”報道。有研資環(huán)院鋯鉿團隊承擔完成的“慣約聚變用高純金屬鉿制備技術及產業(yè)化”項目榮獲2019年度中國有色金屬工業(yè)技術發(fā)明一等獎。這一項目的完成突破了國外對我國的封鎖，提升了我國強激光等領域關鍵原料的自主保障能力。
技術背景
可控核聚變是我國的一項具有國際領先水平的能源技術。1964年，兩彈功勛王淦昌先生最先提出利用激光打在聚變燃料靶上來實現受控熱核反應的構想，由此開辟了實現受控熱核聚變反應的新途徑——激光慣性約束聚變。
慣性約束核聚變的具體方式是用激光或離子束作驅動源，脈沖式地提供高強度能量，均勻地作用于裝填氘氚（DT）燃料的微型球狀靶丸外殼表面，形成高溫高壓等離子體，利用反沖壓力，使靶的外殼極快地向心運動，壓縮氘氚主燃料層到每立方厘米幾百克質量的極高密度，并使局部氘氚區(qū)域形成高溫高密度熱斑，達到點火條件，驅動脈沖寬度為納秒級，在高溫高密度熱核燃料來不及飛散之前，進行充分熱核燃燒，放出大量聚變能，從而實現可控核聚變。
高性能激光薄膜光學元件是慣性約束聚變激光的關鍵組件。大尺寸偏振薄膜元件是唯一同時具備高透射和高反射功能的元件，被認為是慣性約束聚變激光裝置中尺寸最大、多層膜層最厚、研制難度最高的薄膜元件。它與普克爾盒組成的光開關被譽為美國國家點火裝置七大奇跡之一。
高性能激光薄膜光學元件在慣性約束聚變激光裝置中有著至關重要的作用，而強激光損傷閾值高的氧化鉿光學薄膜則是其中的一項硬核技術。其最優(yōu)方案是采用高純金屬鉿作為鍍膜材料。金屬鉿靶材的純度是影響氧化鉿光學薄膜的抗激光損傷閾值性能的關鍵因素。高純金屬鉿屬于典型的活潑難熔稀有金屬，純度要求高、雜質要求苛刻，其提純技術難度大、復雜程度高。在光學元件制造領域，國外發(fā)達國家多使用純度99.99%的金屬鉿，但該產品對我國禁運，我國無高純金屬鉿生產技術和產品。
項目簡介
自2006年開始，本項目研究團隊進行高純金屬鉿的研制，至2012年獲得純度達到99.99%的高純金屬鉿樣品，2013年完成了高純金屬鉿生產線建設。他們自主研制了熔鹽電解和碘化工序提純新工藝設備，攻克了鉿錠在加工鍛造高溫拉絲過程中存在鉿氧化、斷絲、缺陷等難題。在國內率先建立了5N高純鉿熔鹽電解-碘化、電子束純化的工藝技術路線，年產能達到500kg，產品純度達到99.999%，總體技術達到了國際領先水平。
高純鉿制備技術及生產能力的掌握，支撐了我國高端制造，高性能等離子切割機研制和生產，保障了我國核領域相關關鍵元器件制備對原料的需求，為我國可控核聚變技術繼續(xù)處于國際領先地位做出了積極貢獻。