2025年9月28日-10月3日,第二十二届国际聚变堆材料大会(ICFRM-22)在日本静冈县隆重召开。国际聚变堆材料大会是国际聚变能源技术领域的学术盛会,聚焦聚变堆结构材料、功能材料、面对等离子体材料等关键材料,涵盖辐照效应、材料工程与技术等多个方向。近年来,随着各主要大国相继宣布要建成世界上首座聚变电站,聚变堆材料也成为学界深耕、企业参与、资本追捧的热点领域。本次大会共收到650份摘要,550人参会,均为历届第一,反映出聚变堆材料越来越受到关注。北大核物理与核技术全国重点实验室、重离子物理研究所的多名师生参加了本次会议。
经过国际技术委员会对摘要的评审,王宇钢教授和王晨旭研究员的摘要分别被评为大会报告和邀请报告,两位博士生同学获得口头报告。
王宇钢教授代表中国聚变堆材料界,在题为《China’s vision for the R&D of fusion reactor materials at different stages》的报告中,系统阐述了2030年代面对的新挑战以及中方的对策,并介绍中国计划新建的材料测评装置与若干聚变堆材料的研发新进展,最后提出了中国对于聚变堆材料发展的愿景。报告得到了与会各国专家学者的高度赞赏和共鸣,也让在海外的年轻学者们从报告中感受到国内聚变堆材料的快速发展,纷纷表达了回国参与其中的意愿。

王晨旭研究员在题为《Helium-Hydrogen Synergistic Effects in Structural Materials in Fusion Reactors》的邀请报告中,从三束离子辐照平台建设、辐照实验与计算模拟结果、基于三束离子辐照预测聚变中子辐照肿胀的方法构建及实验验证几个方面,系统介绍了近年来北大团队在聚变中子氢氦协同损伤效应研究以及现阶段聚变堆结构材料的有效性能评价等方面取得的研究进展。该报告凭借其系统性、创新性及实验与理论的深度结合,引发了与会专家的广泛讨论,为国际聚变堆材料领域的研究提供了新思路。

罗冯平博士在题为《Multiscale studies on the synergistic effects of helium and hydrogen on cavity evolution in ferritic steels in the fusion environment》的口头报告中首先介绍了在氢-氦-空腔的能量学、迁移率和捕获半径等聚变中子辐照铁基材料下氢氦协同损伤形成的基础物理参数方面的系统工作,进一步展示了基于这些基本参数和团簇动力学模拟得到的氢氦影响空腔长时间演化的介观机制,并比较了嬗变氢和氦对于协同损伤的贡献差异,为理解铁基包层结构材料的协同损伤效应提供了重要参考。这是罗冯平博士连续第二次获得国际聚变堆材料大会口头报告。此外,他作为唯一博士生,组织并参与了技术委员会的摘要评审,展现了国际同行对其研究水平的认可。

博士生张宝山在题为《Mechanistic exploration of insulation materials low-temperature irradiation damage through multiscale simulation coupled with experimental validation》的口头报告中介绍了他在超导磁体用低温绝缘树脂的γ射线辐照效应的实验及理论模拟工作。针对目前业界在室温及大气环境下辐照测评低温绝缘树脂与其真实服役环境不同可能出现的问题,他通过系统比较室温、低温、大气及真空环境下γ射线辐照绝缘树脂的实验结果,和理论模拟,得出室温大气环境中辐照对低温绝缘树脂的性能测评存在误导。这是该会议上首次提出在低温真空环境下辐照测评低温绝缘树脂的重要意义。

博士后夏梁通过海报展示了团队近期在核能材料辐照损伤方面取得的重要研究成果。该工作以《Revealing the temperature-dependent hardening mechanisms of non-uniformly distributed defects for ion-irradiated metals》为题,系统揭示了关键核能结构材料在辐照-高温耦合下的微观结构演化及力学行为变化,并通过理论建模的方式进一步给出了影响材料辐照硬化行为的关键机制及其随压痕深度、温度等参数的演化规律。

此外,博士生刘雨昕也以题为《The influence of H-He synergistic effects on cavity nucleation and growth in pure Ni at different temperatures》的海报,展示了她在多束离子同时辐照中所取得的创新性成果。该研究系统揭示了不同辐照温度下空腔形核与生长随氢氦注量的变化规律,阐明了温度对空腔演化机制的影响,以及氢、氦在不同温度下所发挥的作用。研究进一步指出,空腔的形核与生长是辐照条件与材料环境多种因素竞争的结果。

通过这次参加国际聚变堆材料会议,北大师生充分展示了在聚变堆材料诸多方面的研究进展与学术实力,同时也与国内外的同仁进行了充分的沟通交流,并形成了若干联合培养、合作研究的新契机。