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合肥研究院等离子体所为ITER研制的钨铜偏滤器部件通过测试认证

合肥研究院等离子体所为ITER研制的钨铜偏滤器部件通过测试认证

  近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所为ITER研制的穿管型钨铜(W/Cu-Monoblock)偏滤器部件小模块在ITER指定的IDTF(ITER Divertor Test Facility)装置上完成了高热负荷测试,提交的六件测试模块全部一次性通过测试认证。标志着该所已具备为ITER研制穿管型钨铜偏滤器部件的能力。

  本次测试模块接连通过了5000次10MW/m2和1000次20MW/m2的电子束高热负荷循环辐照,超过了ITER的相关要求(通过5000次10MW/m2和300次20MW/m2的电子束高热负荷循环辐照)。测试结果充分证明了等离子体所钨铜偏滤器研发技术的先进性。来所访问的ITER总干事Bernard Bigot在参观了解后给与充分肯定和赞赏。

  这是等离子体所继2014年4月在EAST上完成了钨偏滤器部件的批量加工制造以及钨铜上偏滤器的安装运行(是国际上首次钨铜偏滤器在核聚变实验装置上投入运行),以及在2015年为法国原子能委员会WEST托卡马克腾讯分分彩实验装置研制的穿管型钨铜部件小模块通过高热负荷测试认证(1000次10MW/m2和500次20MW/m2)之后,在钨铜偏滤器部件研制方面取得的又一重大突破。

  正是基于等离子体所研制的钨铜偏滤器部件在EAST和WEST两大装置上获得的成功,ITER组织于2015年5月开始与等离子体所沟通商谈针对钨铜偏滤器小模块制造技术和性能的测试认证工作。按照计划要求,等离子体所按照要求向ITER组织提交了六件钨铜穿管测试模块供其开展高热负荷性能测试。该测试模块的整个生产过程包括原材料制备和性能检测、生产工艺控制和检测以及最终组装和检测等均在ITER组织的监督和指导下开展,并编制提交了各类所需要的文件,均获ITER组织接受认可。

  偏滤器部件是托卡马克装置放电过程中控制杂质和燃料再循环、排出来自中心等离子体的热流和粒子流以及氦灰的必要手段,也是ITER装置中的最关键部件之一。ITER为其偏滤器部件开展了多年的研发工作,最终在2015年初讨论决定采用全钨偏滤器的设计。其钨铜穿管结构部件设计指标为:承受住5000次10MW/m2和300次20MW/m2的高热负荷辐照。但由于钨材料与铜合金热沉材料的热膨胀系数及弹性模量相差极大,在制备和应用过程中钨/铜界面处会产生较高的热应力,因此钨铜穿管型部件研发非常困难。

穿管型钨铜偏滤器部件小模块

钨铜穿管模块及1000次20MW/m2辐照时表面红外温度图

ITER总干事Bernard Bigot和国家ITER中心执行主任罗德隆了解ITER钨铜偏滤器部件研制进展



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