ITER钨第一壁构件通过热循环疲劳测试：4.7 MW/㎡高热流验证意味着什么

ITER中国与西南物理研究院研制的增强热负荷第一壁钨“指形”构件通过热循环疲劳测试，目标峰值热负荷达4.7 MW/㎡。这类验证的核心是热流、界面、冷却和循环寿命的耦合。

热点发生了什么

ITER在2026年7月17日发布进展：ITER中国与其承制单位西南物理研究院报告，面向增强热负荷包层第一壁的钨“指形”构件通过热循环疲劳测试。相关第一壁面板设计峰值热负荷为4.7 MW/㎡。

第一壁位于真空室内部，直接面对等离子体热负荷与粒子轰击，同时还要把热量传入主动冷却结构，并承受电磁力、制造残余应力和长期循环。测试通过的意义，不是材料熔点足够高，而是材料—界面—热沉—冷却通道组成的构件在循环加载中保持热工完整性。

4.7 MW/㎡是什么概念

高热流试验关注的是单位面积持续输入的功率。即使暴露面积不大，总热量也会在极短时间内进入表层和连接界面。若热量不能快速传入冷却结构，表面温度、界面温差和热应力会迅速上升，形成脱层、裂纹、局部过热或冷却失效风险。

热循环疲劳测试真正验证什么

1. 钨表面的耐热冲击能力

钨具有高熔点和较低溅射率，但脆性、再结晶和表面裂纹仍需通过规定热流与循环次数验证。

2. 钨与热沉之间的连接界面

高热导铜合金常用于快速导热，结构钢承担强度。不同材料热膨胀系数不一致，连接界面是循环过程中的关键风险区。

3. 主动冷却能力

试验必须规定入口温度、压力、流量和压降。冷却条件稍有变化，表面温度就可能显著不同，因此热流结果必须与水力边界同时报告。

4. 检测与判据

除表面温度和热像外，还需关注循环前后的超声、尺寸、泄漏及界面缺陷。仅凭外观无明显变化不足以判断寿命。

UTONLAB视角

针对高热流材料与构件，可采用石英灯、激光等热源形成可编程表面热流，结合热流标定、红外热像、背面温度、冷却介质温升和流量测量构建能量闭合。对于多材料连接构件，应把界面区域设为重点测量与无损检测对象，并通过阶梯热流和循环停检逐步放大工况。