分享到:

FEB-E动态气靶偏滤器的研究

1 引言在聚变实验增殖堆 FEB概念设计阶段 ,偏滤器 [1 ]的结构采用了开放式形态。 1 991年 1 1月 ,JET装置用开放式偏滤器成功地进行了 D- T( 1 0 %的 T)聚变反应实验 ,获得了 MW量级的输出功率。但是 ,用铍作为第一壁材料和在开放式的偏滤器下获得的热核反应级等离子体只维持了几秒钟 ,终因等离子体中碳泛滥 [1 ] 而猝灭了。碳泛滥是指随着输入等离子体加热功率的增加 ,等离子体和偏滤器靶板间的相互作用愈来愈强烈 ,承受高热通量的靶板表面温度急剧增加 ,由辐射增强升华等表面过程导致了靶板杂质迸发 ,大量杂质向内涌入等离子体中 ,使得等离子体被稀释 ,等离子体辐射能量损失增加及中性束注入等离子体深度缩短 ,最后导致等离子体 H模终止这一现象。在全碳壁运行下碳泛滥瞬间 ,碳杂质含量为 2 %~ 1 0 %,氧杂质含量为1 %~ 2 %,此时偏滤器靶板温度≥ 1 5 0 0 o C。燃烧等离子体逸出的粒子和...  (本文共8页) 阅读全文>>

《核聚变与等离子体物理》2017年01期
核聚变与等离子体物理

多喷嘴氦冷偏滤器的优化与分析

1引言换热效率,是一种十分有潜力的偏滤器结构。未来聚变堆运行中,偏滤器有很重要的作Bo?tjan Kon?ar等人对该结构进行了模拟分析,并用,它不仅要排出核聚变反应过程所产生的氦用实验数据验证了计算数据的可靠性[4];且基于灰,抽出来自器壁的杂质,减少其对中心等离子HEMJ氦冷偏滤器的原始设计,分析了冷却喷嘴的体的污染,还要排出聚变等离子体产生的一部分不同排列对偏滤器换热效率和热应力的影响[5]。能流及粒子流,这将导致偏滤器靶板上的热载荷Prachai Norajitra等人则研究了在相同入口压力与高达10MW.m-2,并对偏滤器部件造成损伤,从而不同冷却剂质量流量的情况下,喷嘴直径对换热效影响偏滤器的使用寿命。氦冷偏滤器由于具备多率和压力降的影响[6],并通过CFD仿真模拟研究了方面的优点,比如化学惰性、工作温度高、工作在满足材料工作许用温度的前提下,HEMJ氦冷偏压力比水冷偏滤器低等,成为未来聚变堆偏滤器滤器承载不同的热负...  (本文共7页) 阅读全文>>

《材料导报》2002年07期
材料导报

模拟偏滤器材料热疲劳性能研究

0 引言 偏滤器靶板是聚变反应堆中的一个关键部件。在实际工作条件下,它的面对等离子体的表面要承受很大的周期性热负荷(根据ITER的设计参数,为5~10Mw/m。)。偏滤器靶板的寿命主要受控于靶板材料的热疲劳性能,因此研究偏滤器靶板材料的热疲劳性能,看其能否满足大功率条件下长期稳定运行是一个重要课题。国外研究者在这方面做了大量工作[“,有结果指出在1~9.6MW/m。功率密度下经过1000次循环后,没有发现Ds Cu和不锈钢的结合处出现破坏0j。还有结果发现彳F 5Mw/m。下400次循环后冷却水管和铜的结合处出现了裂纹0]。而国内在这方面的研究还是空白。本文研究了用钨作为靶板材料时,模拟偏滤器小试样材料的热疲劳性能,为偏滤器的选材提供可靠的试验数据。1 试验过程1.1 试样制备 把钨、铬青铜、18—8不锈钢三种材料用热等静压的方法焊接到一起,制成模拟偏滤器的小试样。其中,钨为面对等离子体的表面;铬青铜为导热层,在其中开孔以便通冷...  (本文共3页) 阅读全文>>

《核聚变与等离子体物理》1989年01期
核聚变与等离子体物理

开放型偏滤器平衡位形的数值计算

引 为了实现托卡马克等离子体点火,强有力的辅助加热和约束良好的磁场位形都是必不可少的。对于传统的物质孔栏约束,由于等离子体与其直接相互作用,大量的金属杂质进入等离子体,导致强烈的辐射功率损失,使约束变坏。在强流中性粒子束注入加热和离子回旋共振加热情况下,等离子体的能量(和粒子)约束时间随注入功率的增加而下降。七十年代末期,磁孔栏偏滤器位形应运而生。这种位形利用极向场线圈电流的合理配置产生分离面,等离子体边缘由分离面决定,在等离子体主体和器壁之间形成删削层,使等离子体主体与器壁脱离。ASDEX,PDX等装置的实验结果表明,在偏滤器位形良好约束放电模式,即H模式情形下,等离子体的重杂质降低了一个数量级〔”。如果将极向场线圈置于真空室外且远离等离子体,它所形成的分离面在真空室内呈不闭合状态,这种位形称为开放型偏滤器,是一种有潜在优势的聚变堆选型。二、数学方法1.MHO平衡解在轴对称情形下,等离子体MHD平衡问题由Grad一Shafra...  (本文共6页) 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

EAST适合高性能等离子体运行的偏滤器工程研究

本论文就国家大科学装置EAST托卡马克试验装置适合高性能等离子体运行的偏滤器进行了工程设计研究。EAST的ITER-like上钨偏滤器的使用创造了等离子体101.2秒长脉冲运行的世界记录,为CFETR建设等提供丰富的设计经验。现拟继续提高偏滤器靶板热负荷要求达到更高参数的长脉冲的稳定运行,同时也是“十三五”的目标需求;提出了满足长脉冲、H模高β等离子体运行的先进钨偏滤器几何位形。在未来先进钨偏滤器下,高热负荷区域采用钨串结构的水冷下偏滤器的冷却系统,偏滤器第一壁材料满足稳态10MW/m2热流密度要求,以实现超长脉冲高约束模下运行为目标。本课题开始于2015年底,以EAST下钨偏滤器升级改造为研究对象。基于已有的EAST装置的历史等离子体位形,根据模拟偏滤器靶板上电子温度、热流密度、电子密度等参数,分析杂质、中性粒子等气体载荷,以及不同三角度5下的等离子体位形,研究在工程上比较可靠的结构参数,充分合理利用本来就比较狭小的真空室的偏...  (本文共141页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

EAST下偏滤器结构优化设计与关键技术研究

本论文研究磁约束核聚变托卡马克试验装置EAST中的下石墨偏滤器优化升级设计问题。现有的石墨材料为第一壁表面材料的下偏滤器不仅在热负载能力上不能满足试验需求,同时由于石墨瓦强度低导致的瓦片碎裂会严重影响试验运行。本文根据目前的实际需求情况,在不需要占用大量试验时间以及经费的前提下,不改变现有内部支撑及水流冷却系统,针对下偏滤器进行优化,提高现有下偏滤器的热负荷能力,同时能够承受该结构受到的热应力及电磁力载荷。根据下偏滤器的结构特点,论文分别对下偏滤器的打击点靶板和非打击点靶板进行了不同的设计。非打击点位置由于目前主要问题在于石墨材料导致的碎裂及溅射问题,优化设计中使用高温钼合金材料取代现有的石墨,以此增强瓦片的强度;打击点位置靶板的主要问题在于热负荷能力低下,不能将沉积在靶板的热量及时排除,针对这一点,本文采用环向钨串(monoblock)的结构取代石墨瓦螺栓连接结构,同时,使用爆炸焊不锈钢基底的爆炸焊复合材料制成的水盒,不仅简化...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>