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(fù)荷測(cè)試,提交的六件測(cè)試模塊全部一次性通過(guò)測(cè)試認(rèn)證。標(biāo)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(cè)試模塊接連通過(guò)了5000次10MW/m2和1000次20MW/m2的電子束高熱負(fù)荷循環(huán)輻照,超過(guò)了ITER的相關(guān)要求(通過(guò)5000次10MW/m2和300次20MW/m2的電子束高熱負(fù)荷循環(huán)輻照)。測(cè)試結(jié)果充分證明了等離子體所鎢銅偏濾器研發(fā)技術(shù)的先進(jìn)性。來(lái)所訪問(wèn)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(yùn)行(是國(guó)際上首次鎢銅偏濾器在核聚變實(shí)驗(yàn)裝置上投入運(yùn)行),以及在2015年為法國(guó)原子能委員會(huì)WEST托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置研制的穿管型鎢銅部件小模塊通過(guò)高熱負(fù)荷測(cè)試認(rèn)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(duì)鎢銅偏濾器小模塊制造技術(shù)和性能的測(cè)試認(rèn)證工作。按照計(jì)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(cè)試模塊供其開展高熱負(fù)荷性能測(cè)試。該測(cè)試模塊的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程包括原材料制備和性能檢測(cè)、生產(chǎn)工藝控制和檢測(cè)以及最終組裝和檢測(cè)等均在ITER組織的監(jiān)督和指導(dǎo)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(rèn)可。
偏濾器部件是托卡馬克裝置放電過(guò)程中控制雜質(zhì)和燃料再循環(huán)、排出來(lái)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(guān)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(shè)計(jì)。其鎢銅穿管結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)指標(biāo)為:承受住5000次10MW/m2和300次20MW/m2的高熱負(fù)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(yīng)用過(guò)程中鎢/銅界面處會(huì)產(chǎn)生較高的熱應(yīng)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(shí)表面紅外溫度圖
(EAST 提供)