核聚变，作为一项有望为人类提供几乎无限清洁能源的科学技术，一直以来是国际科研合作与探索的热点。然而，伴随着这一强大能量释放过程的，是关于其安全性的广泛关注和讨论。我们之前曾描写过核聚变是否安全的相关文章，有的读者朋友在阅读后就提出疑问，那既然核聚变也产生放射性元素的产物，会对人体和环境产生危害么?聚变装置又设计了哪些设置较少辐射？
核聚变会产生辐射吗？
国际原子能机构核聚变物理学家Sehila González de Vicente指出：由于聚变反应只能在极端条件下发生，聚变反应依赖燃料的连续输入，并且该过程对工作条件的任何变化都非常敏感，不可能出现“失控”链式反应，考虑核聚变反应几秒内就能停止，因此该过程本质上是安全的。
相对于核裂变而言，聚变不产生高放射性的核废物，且其放射性废物的半衰期较短，只要采取基本预防措施，就可以安全处理，这是核聚变成为一种更安全、更清洁的能源选择的基础。但这并不意味着核聚变不会产生放射性物质。
主要辐射源有哪些？
聚变堆主要通过堆芯等离子体发生氘氚聚变反应，产生的14.1 MeV 中子在面向等离子体部件中与材料相互作用，中子携带能量转换为核热沉积，并通过部件冷却系统转换为热能传输至换热器，最终转换为电能。
中子活化产物
在聚变堆中，主要的结构材料有钨合金、铜合金、SS316 不锈钢、低活化钢、 钒合金、SiC 复合材料等。由于聚变堆尺寸庞大，结构材料重量达到万吨，而且聚变堆的中子能量高、穿透能力强并伴随着大量的孔道贯穿，这些结构材料都会大量的被中子活化，产生活度极高的放射性核素(比活度高达几百居里/立方厘米)，是停堆工作人员和设备辐射剂量的主要来源之一，同时也是聚变堆放射性废物的主要来源。
氚燃料弥散
当前大多数实验聚变装置都使用氘和氚的混合物作为燃料。氚是氢的一种放射性同位素，并可通过β衰变转化为³He,半衰期为12.323 年；衰变释放的粒子最大能量为18.6keV, 平均能量为5.7keV。每克氚的放射性为3.56×1014 Bq/g, 产生0.324 W/g 热量。在 ITER 中，氚以气体、氧化物、碳氢化合物、粉尘附着物等形式存在。在聚变堆中，在包层中有含锂的氚增殖剂，聚变堆等离子体运行时，聚变中子在包层内与锂发生作用，实现氚的增殖，这些氚有一 部分通过氚提取系统提取、净化、分离等一系列步骤，再次注入堆芯，维持氚燃料循环。聚变堆中氚以氚水的形式存在，它能够从内部材料扩散到热传输系统，或者通过中子辐射产生于水中。
核聚变中的辐射对人体有影响吗？
在核聚变反应中，新生成的放射性同位素可能释放出放射性粒子和/或伽马射线，对人体产生内照射或外照射。放射性物质被人体摄入或吸入后，可能对内部器官、皮肤和其他外部组织造成损伤。氚燃料弥散的影响则主要体现在，其能够与水分子结合后形成氚化水，进而影响细胞内的水分子，增加基因突变和癌症的风险。因此在核聚变反应装置中仍旧需要针对屏蔽辐射进行相应的结构设计。
ITER装置为屏蔽辐射做了哪些主要的结构设计？
包层系统
包层系统为整个ITER装置提供中子和高热负荷的屏蔽，是ITER的关键系统。包层系统的制造技术也是未来聚变堆建造所需的关键技术之一。包层系统包括覆盖于ITER真 空室内壁的两个不同的子系统，分别是：覆盖面积为620m²的壁挂包层模块和覆盖40m²的端口挂载包层模块，以下描述中包层系统特指壁挂包层系统。整个包层系统采用模块化设计，共计440块，总重量约1500吨。如图所示，每个模块由第一壁 (First Wall， 简称FW)、屏蔽块(Shield Module)以 及柔性支撑等组成。
屏蔽块主要起屏蔽中子的作用，主要由316LN不锈钢材料经锻造、焊接、钻孔（直径12-30mm）等工艺处理后成型所得，其关键技术是316LN不锈钢材料及深加工工艺。
包层第一壁及其基本结构
第一壁
第一壁是包层系统的核心部件，由面向等离子体材料（目前所选材料是铍）、中间热沉材料（CuZrCr合金）以及后面支撑背板材料（316LN不锈钢）三部分组成，主要连接工艺为热等静压（HIP）。根据不同模块所承受热载荷的不同，第一壁分为承担高热载荷和低热载荷两种类型，即普通热负荷型（NHF）和增强热负荷型（EHF）。其分布如图下所示：
高热载荷与低热载荷模块分布示意图
FW基本结构以及低热和高热载荷模块结构
参考链接：
- https://www.iaea.org/zh/jubian-neng/he-ju-bian-de-an-quan-xing
- https://xueshu.baidu.com/usercenter/paper/show?paperid=1bdb4fae88ba5ff99564fc5bbecd00e5
- https://iterchina.cn/pbbc/index.html