《等离子体所交付首批法国WEST装置钨偏滤器部件》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-05-22
  •  4月9日,在完成两轮次的高温烘烤检漏后,等离子体所向法国原子能委员会(CEA)成功交付首批共计80件WEST装置钨偏滤器部件。克服了疫情带来的重重困难,等离子体所承担的WEST偏滤器部件研发制造工作目前正稳步推进,预计7月底将完成全部456个部件的交付。

      2018年底,等离子体所中标WEST下偏滤器456个钨面对等离子体部件(W-PFUs)的研制生产,并和法国CEA磁约束聚变研究所正式签署协议。为此,等离子体所成立了专门的项目管理团队并建立了详细的生产流程图和质量控制体系。制造过程中,参照ITER质量控制要求,严把质量关,对钨铜块之间缝隙尺寸、焊接界面质量和机加工外形尺寸等方面精益求精。同时,等离子体所科研人员与法方团队通力合作,逐一攻克键技术难题,顺利进入批量生产。

      WEST前身是法国Tore Supra超导托卡马克装置,2015年CEA磁约束聚变研究所启动升级计划,将Tore Supra改造成一个全钨壁超导托卡马克装置—WEST。WEST偏滤器部件研发是中法聚变联合中心(SIFFER)框架下的重要合作项目。中法双方致力于联合开展法国WEST装置面向等离子体钨偏滤器部件的研发、制造、安装。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-08-21
    •  偏滤器是托卡马克装置的重要组成部分之一,有关偏滤器的设计、建造及运行也一直是磁约束核聚变研究领域中的核心问题之一。近日,等离子体所研究人员在EAST偏滤器几何封闭性对脱靶过程的影响方面取得新进展,相关研究成果已经发表在期刊Plasma Phys. Control. Fusion[61, 095007 (2019)]。   托卡马克偏滤器封闭性是指能够约束在偏滤器区域中性粒子占偏滤器区域所产生的全部再循环中性粒子的比例,即偏滤器封闭程度越好,从偏滤器区域逃脱的中性粒子比例就越少。在EAST新下钨偏滤器设计优化过程中,模拟计算结果表明,通过提高偏滤器封闭性可以显著增加约束在偏滤器区域的中性粒子密度,进而提高偏滤器区域中性气压,改善偏滤器粒子排除能力,降低偏滤器靶板区域电子温度,有效抑制靶板表面杂质溅射,在较低的上游分界面密度条件下即可形成和稳定维持部分脱靶/脱靶状态,有效缓解偏滤器靶板热负荷,最终实现对偏滤器靶板热流粒子流的有效控制。该研究成果对于目前EAST下偏滤器的升级改造及正在推进的CFETR偏滤器设计有重要意义。   以上研究成果得到了EAST团队及合作者的大力支持,受到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家磁约束核聚变能发展研究专项、中国科学院前沿科学重点研究项目及其它基金项目的支持,同时也得到了等离子体所神马高性能集群和中国科学技术大学超级计算中心的计算支持和帮助。
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    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2018-12-27
    • 在未来聚变堆中,氚通过第一壁渗透进入冷却剂是影响氚自持以及装置核安全的重要问题。近日,等离子体所聚变堆材料科学与技术研究室周海山课题组从工程实际出发,通过实验研究对ITER-like面向等离子体部件提出了新的氚渗透机制和解决方案,并以Letter形式发表在Nuclear Fusion杂志上(Nucl. Fusion 59 (2019) 014003)。   国际热核聚变实验堆ITER在设计面向等离子体部件(PFC)时,优先考虑部件的热负荷承受能力,出于降低应力的目的,面向等离子体材料钨被分割成小瓦块并制备成串(monoblock)或者平板(flat tile)型单元。目前大量的示范堆PFC设计也参考了ITER。这些ITER-like的部件在承受热负荷方面表现优异,但是瓦块间存在的缝隙将热沉材料暴露在堆内环境中。而边界等离子体中存在极其复杂的原子分子物理过程,虽然受磁场约束的离子不会直接轰击到热沉,但边界还有大量不受约束的载能中性粒子与热沉直接相互作用,引起“超渗透”现象,使氚的渗透量呈量级的上升。   课题组在直线等离子体装置中精心设计了倾斜缝隙的钨模块模拟聚变堆PFC工况,以铜以及国产低活化钢CLF-1为样品开展了氘原位渗透实验。结果表明在现有ITER的PFC设计下,装置运行时氢同位素氚经钨块之间缝隙渗透进入冷却管道的问题可能被严重低估。课题组也针对这一现象提出了解决方案,其中最简单的方法就是使用钨或钼环填充钨串瓦块间缝隙,阻氚的同时可对瓦块精确定位,该方案已经实现工程化并应用于EAST偏滤器的钨铜部件的批量制造中。   该研究是国际上首次实验证明ITER-like PFC的等离子体加速氢同位素渗透行为,两位审稿人分别指出“该结果向聚变研究人员传递了重要信息”“需要聚变界更多的人知晓这一问题”。鉴于该项工作对于ITER和DEMO的PFC设计以及运行安全的重要参考价值,周海山博士已获邀请在今年12月在美国举行的第26届国际托卡马克物理活动偏滤器/刮削层(ITPA-DSOL)会议作口头报告以及明年5月在荷兰举行的第17届面向等离子体材料和部件大会(PFMC)上作大会邀请报告。   本研究得到了ITER专项以及国家自然科学基金项目的支持。   论文链接: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/aaefd0