近日,等離子體所為ITER研制的穿管型鎢銅(W/Cu-Monoblock)偏濾器部件小模塊在ITER指定的IDTF(ITER Divertor Test Facility)裝置上完成了高熱負荷測試,提交的六件測試模塊全部一次性通過測試認證。標志著我所已具備為ITER研制穿管型鎢銅偏濾器部件的能力。
本次測試模塊接連通過了5000次10MW/m2和1000次20MW/m2的電子束高熱負荷循環(huán)輻照,超過了ITER的相關要求(通過5000次10MW/m2和300次20MW/m2的電子束高熱負荷循環(huán)輻照)。測試結果充分證明了等離子體所鎢銅偏濾器研發(fā)技術的先進性。來所訪問的ITER總干事Bernard Bigot博士在參觀了解后給與充分肯定和贊賞。
這是等離子體所繼2014年4月在EAST上完成了鎢偏濾器部件的批量加工制造以及鎢銅上偏濾器的安裝運行(是國際上首次鎢銅偏濾器在核聚變實驗裝置上投入運行),以及在2015年為法國原子能委員會WEST托卡馬克實驗裝置研制的穿管型鎢銅部件小模塊通過高熱負荷測試認證(1000次10MW/m2 和500次20MW/m2)之后,在鎢銅偏濾器部件研制方面取得的又一重大突破。
正是基于等離子體所研制的鎢銅偏濾器部件在EAST和WEST兩大裝置上獲得的成功,ITER組織于2015年5月開始與等離子體所溝通商談針對鎢銅偏濾器小模塊制造技術和性能的測試認證工作。按照計劃要求,等離子體所按照要求向ITER組織提交了六件鎢銅穿管測試模塊供其開展高熱負荷性能測試。該測試模塊的整個生產(chǎn)過程包括原材料制備和性能檢測、生產(chǎn)工藝控制和檢測以及最終組裝和檢測等均在ITER組織的監(jiān)督和指導下開展,并編制提交了各類所需要的文件,均獲ITER組織接受認可。
偏濾器部件是托卡馬克裝置放電過程中控制雜質和燃料再循環(huán)、排出來自中心等離子體的熱流和粒子流以及氦灰的必要手段,也是ITER裝置中的最關鍵部件之一。ITER為其偏濾器部件開展了多年的研發(fā)工作,最終在2015年初討論決定采用全鎢偏濾器的設計。其鎢銅穿管結構部件設計指標為:承受住5000次10MW/m2和300次20MW/m2的高熱負荷輻照。但由于鎢材料與銅合金熱沉材料的熱膨脹系數(shù)及彈性模量相差極大,在制備和應用過程中鎢/銅界面處會產(chǎn)生較高的熱應力,因此鎢銅穿管型部件研發(fā)非常困難。
穿管型鎢銅偏濾器部件小模塊
鎢銅穿管模塊及1000次20MW/m2輻照時表面紅外溫度圖
(EAST 提供)