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导热性能是聚变堆中 W 的重要服役性能，W 嬗变元素的产生可能会导致 W 的热学性能严重退化。急需探明 W 中嬗变元素 Re、Os 对面向等离子体 W 材料热学性能的影响。
Katoh 等结合国际上的相关数据及他们在美国高通量同位素反应堆( HFIR) 进行的中子辐照实验数据绘制了 W 的热阻率( 热导率的倒数) 与 W 嬗变元素含量的关系图 。
图 中包含了 Fujitsuka 等报道的其他混合谱中子辐照实验的热扩散率或热导率值转换而成的数据。该曲线表明，在未经过辐照的情况下，Re 含量较低时，W-Re 合金的热导率所受影响不大，但当 Re 的含量超过 1%时，随着 Re 含量的增加，合金的热导率迅速下降。经过中子辐照后的材料也呈现出类似的规律。
在 W 中嬗变元素 Re、Os 含量相同的情况下，其经受中子辐照时材料的热导率要高于未辐照的材料。
Williams所报道的结论与之一致，高温中子辐照后，合金的热导率的确有所提高。
对于这一结果的解释包括 Re、Os 同时添加与 Re 单独作用的区别，以及辐照 W 中嬗变元素团簇的影响。
但是，由于 Tanno 等报道的 Re 和 Os 与 W 形成的二元合金中，Os 比 Re 对合金热导率的影响大得多，Os 对合金热导率影响较小的假设存在争议，于是将 W 嬗变元素团簇作为合金热导率升高更为合理的解释。
W 嬗变元素的团簇降低了 W-Re-Os 合金中的缺陷程度，提高了合金的热导率。
通过对 W 热学性能的研究可知，由于 W 嬗变元素的团簇作用，W-Re-Os 合金在受到中子辐照时的热导率要高于未受辐照时的热导率。且当 W 中嬗变元素 Re、Os 的总质量分数超过 1%时，Re、Os 含量的增加能显著降低合金的热导率。
W 中嬗变元素 Re 对 W 中氢同位素输运行为的影响
氢同位素输运行为，是未来聚变装置获得和维持长脉冲稳态运行的关键问题之一。
在评估安全性、等离子体的稳定性以及燃料的经济性时都需要知道氢同位素在 W 中的输运参数; 而其中的放射性同位素 T 更是影响装置安全和经济性的决定性因素之一。
氢在纯 W 晶体中的溶解度非常低，但是氢同位素在 W 中能够被空位、晶界以及杂质原子等缺陷俘获，从而使大量的氢同位素滞留在材料中。
虽然目前各国学者已经较为全面地研究了氢同位素在纯 W 中的输运特性，但是 W 作为面向等离子体材料，必然会受到中子辐照而产生嬗变，微观结构发生改变，最后影响氢同位素的输运特性。
因此，为了准确评估服役环境下 W 基材料中的氢同位素的滞留、渗透行为，需要研究嬗变元素 Re 对氢同位素在 W 中输运行为的影响。
Re 对 W 中氢同位素滞留的影响
国际上有关 W 中嬗变元素 Re 对 W 中氢同位素 D 滞留的影响结论不一。Tyburska-Puschel认为 W 中少量的嬗变元素 Re 能使 D 滞留量保持在较低水平，原因很可能是 Re 抑制了 W 中空位型缺陷的形成。而 Golubeva则认为当 Re含量较低( 0% ～ 10%) 时，W-Re 合金中 Re 的浓度对 D 的滞留量影响不明显。但是，在嬗变的同时伴随着中子辐照损伤，这可能会显著增加 D 的捕获率。
Tyburska-Puschel 将纯 W 和 W-3Re 样品用 20 MeV 的 W离子进行辐照后，于 350 ～ 750 K 暴露于 D2 气体中，对样品损伤区注入 0．1 ～ 2μm 深度的 D 的滞留量进行了测量 。
从图中可以发现，在 450 K 左右的暴露温度下，无论是纯W 还是掺杂的 W 都可以观察到较高的 D 浓度。
这是由于 D被缺陷所捕获，这些缺陷很可能是由自离子注入对 W 基体的应力作用而产生的位错环。这些缺陷是低能型的，因此离子损伤区的D浓度随暴露温度的升高而降低。
在Texp=550～650 K 时，W-Re合金的D浓度比纯 W 中的D浓度低1/2，而当温度高于650 K 时，W-Re 样品中的 D 浓度突然大幅下降。
由此可知，W-Re 合金中捕获 D 的由高能辐照导致的缺陷的浓度比纯钨中要少，即 W 中嬗变元素 Re 抑制了 W中缺陷的形成，使得 D 滞留量保持在较低水平。
Golubeva 等用 200 eV D 离子辐照纯 W 和 W-Re 合金样品，离子剂量范围为 1022 ～ 1024 D /m2 ，记录了 D 入射剂量与滞留量的关系。
Plansee 公司制造的 W-Re 合金材料在 Re 含量为 1%、5%和 10%时 D 滞留量差异不显著。对于Re 含量为 1% ～ 10%的 W-Re 合金，W 中嬗变元素 Re 的加入不会显著影响 D 在 W 中的滞留。
图 中 Plansee 公司制造的 W-Re 合金中的 D 滞留量高于多晶 W，它们在低入射剂量下的差异大于一个数量级，差值随着入射剂量的增加而减小。而 W-25Re 合金的 D 滞留量与多晶 W 非常接近。这再次证明，Re 的含量并不是影响 W 中 D 滞留量的主要因素，而是不同类型缺陷集中的结果。他们还研究了不同结构和不同 Re 浓度的 W-Re 合金，发现所有 W-Re 合金都有一个共同的结构特征，即块体中存在微米尺寸的孔洞，发现 W-Re 合金中 D 的滞留量受到材料结构的显著影响。故中子辐照引起的离位损伤和 Re 重掺杂 W 引起的晶体结构缺陷才是影响材料 D 滞留量的重要因素。
北京航空航天大学周洪波采用第一性原理方法，结合热力学模型，研究了 Re 对氢同位素在 W 中的行为及其与点缺陷的相互作用的影响。他们发现，Re 的存在会使 D 附近的溶解能略有增加，说明 Re 能在一定程度上抑制 D 在纯 W中的溶解。
这可以归因于 Re 可以削弱附近 W 原子之间的相互作用，与纯 W 相比，W-Re 体系中嵌入的 D 原子会产生大的晶格畸变和高的 D 溶解能。更重要的是，虽然单个 Re对 D 周围缺陷的溶解和滞留的影响可以忽略，但是 Re 的团簇能显著增加 D 的捕获能，从而降低 D 在 W 中的滞留量，并且随着 Re 原子数目的增加，滞留量的降低会愈发明显。
这些发现为辐照损伤的 W-Re 合金中 D 滞留量，比辐照损伤的纯 W 中 D 滞留量低得多这一结论做出了合理的解释。
Re 对 W 中氢同位素扩散的影响
兰州大学的任飞计算了 D 在 W-Re 合金中的扩散系数，并与国际上的相关计算进行了比较 。他得到的 D在纯 W 中扩散系数的计算结果与 Heinola 和 Kong一致，也与 Zakharov 和 Frauenfelder 的实验得到的结果大体一致。
但他得到的 D 在 W-Re 合金中扩散系数的计算结果远高于 Benamati在 850 ～ 885 K 测得的 H 在 W-5Re 合金中的扩散系数。
研究发现，W-Re 合金中空位会显著降低 D的扩散系数，并且实验中所用 W-Re 合金样品中都含有孔洞，因此由于缺陷对 D 的俘获导致 Benamati的实验数据远低于兰州大学的任飞对 D 扩散系数的计算结果。此外，近年的计算表明，Re 的存在可以促进 W 中空位团簇的形成。
因此，Re、D 以及空位的相互作用可能会显著影响 D 在 W-Re合金中的扩散系数。但通过比较 D 在理想的 W 和 W-Re 晶格中的扩散系数，可以得出，W 中 Re 的存在可以显著增大 D的扩散系数。截至目前，未发现有嬗变元素对 W 中氢同位素渗透行为影响的实验研究结果。相关的实验工作亟待展开。
目前，国际上通过制备 W-Re-Os 合金的方法来模拟 W中嬗变元素 Re、Os 对聚变面向等离子体材料 W 性能的影响。Re、Os 的加入能增强 W 的韧性、延展性。除 Re 质量分数为 0% ～ 10%时会出现软化效应以外，Re、Os 的加入能增强W 的硬度。考虑到离位损伤的效率效应，初步发现 Re 可以增大 W 的辐照硬化程度。
随后，研究发现抑制 W-Re 合金的辐照硬化主要是通过抑制空洞的形成来实现的，但辐照剂量的增加，导致析出相的形核和长大，然后使得硬化变得难以抑制。
对此，另有不同的发现，W-Re-Os 三元合金中，随着 Re含量的增加，三元合金的硬化程度降低，而当 Re 含量不变时，Os 含量的增加依旧能够提高三元合金的硬化量。
由此可知，W 中嬗变元素 Os 能够加剧 W 的辐照硬化程度，而 W 中嬗变元素 Re 能抑制由 Os 引起的辐照硬化。Re、Os 的加入也对 W 的热学性能造成了很大的影响。当 W 中嬗变元素Re、Os 的总质量超过 1%时，Re、Os 质量的增加能显著降低合金的热导率。
关于 Re 对 W 中氢同位素滞留行为的影响，国际上的认知存在分歧。部分学者认为，Re 通过抑制 W 中空位型缺陷的形成能够降低 D 的滞留量。
而部分学者则认为少量的 Re 对 D 的滞留量影响不明显，中子辐照引起的离位损伤和 Re 重掺杂 W 引起的孔洞、位错环才是影响材料 D滞留量的重要因素。
另外，Re 团簇状态的作用也是研究 D滞留量的重要角度。
嬗变元素对 W 中氢同位素渗透行为影响的研究有限，且大部分局限于模拟计算中，亟需通过实验对嬗变元素的影响进行评估。
在未来，商用聚变堆偏滤器 W的寿命至少要达到两个全功率年，而应用于第一壁材料包层W 的寿命至少要达到五个全功率年，嬗变元素对 W 力学性能及氢同位素输运行为影响的研究亟需深入，相关数据对CFETR 及未来聚变堆的安全性评估具有重要的意义。