合肥研究院鎢銅面向等離子體部件制造技術(shù)取得突破

　　日前，法國(guó)原子能委員會(huì)（CEA）/磁約束核聚變研究所（IRFM）科研人員傳來(lái)好消息：中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所為WEST研制的兩類鎢銅面向等離子體部件（W/Cu-PFC）試驗(yàn)?zāi)K在法方獨(dú)立開展的高熱負(fù)荷（HHF）測(cè)試中表現(xiàn)優(yōu)異。

　　12月8日至11日，IRFM科研人員專程來(lái)等離子體所訪問報(bào)告了相關(guān)結(jié)果。其中W/Cu穿管（Monoblock）模塊（圖1）的4號(hào)鎢塊承受住了1200次10MW/m²和300次20MW/m²熱負(fù)荷輻照；5號(hào)鎢塊承受住了500次10MW/m²和500次20MW/m²熱負(fù)荷輻照，超出了國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER對(duì)20MW/m²熱負(fù)荷輻照300次的要求。另外，W/Cu平板（Flat type）模塊FT1（圖2左）承受住了102次10MW/m²、102次15MW/m²和302次20MW/m²熱負(fù)荷輻照；平板模塊FT2（圖2右）承受住了302次10MW/m²、102次15MW/m²和102次20MW/m²熱負(fù)荷輻照。平板模塊的輻照結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了5MW/m²的ITER設(shè)計(jì)要求，刷新了W/Cu平板部件HHF試驗(yàn)的已知記錄。相關(guān)試驗(yàn)證明了等離子體所W/Cu-PFC連接技術(shù)的先進(jìn)性。

　　W/Cu穿管和平板結(jié)構(gòu)以其高耐熱、低濺射、低滯留和高導(dǎo)熱等優(yōu)點(diǎn)，為ITER偏濾器靶板和穹頂PFC設(shè)計(jì)所采用。但因鎢和銅兩種材料的性能差異極大，二者的焊接結(jié)合是W/Cu部件的制造難點(diǎn)。為應(yīng)對(duì)EAST長(zhǎng)脈沖高參數(shù)放電運(yùn)行，等離子體所聚變堆材料科學(xué)與技術(shù)研究室自2010年開始與安泰科技以及西安交大開展合作，共同研發(fā)W/Cu-PFC的熱等靜壓制造和檢測(cè)技術(shù)。經(jīng)過3年的艱苦研發(fā)和近1年的批量生產(chǎn)，于2014年初完成了EAST上偏濾器W/Cu-PFC的加工制造。2014年EAST實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，針對(duì)W/Cu-PFC出現(xiàn)的問題，提出維修方案并開發(fā)出相應(yīng)的修復(fù)和檢測(cè)技術(shù)，有力保障了2015年EAST春季實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。該輪實(shí)驗(yàn)中，W/Cu偏濾器承受住了全程烘烤以及數(shù)十炮的長(zhǎng)脈沖放電考驗(yàn)。

　　由此，等離子體所在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了W/Cu-PFC的批量生產(chǎn)，進(jìn)而在EAST上實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)冷卻全鎢偏濾器，為ITER鎢偏濾器的關(guān)鍵工程技術(shù)驗(yàn)證以及全面開展長(zhǎng)脈沖高參數(shù)條件下的等離子體與鎢相互作用研究提供了優(yōu)異的平臺(tái)。

圖1. 鎢銅穿管模塊測(cè)試結(jié)果

圖2. 鎢銅平板模塊測(cè)試結(jié)果