偏滤器

摘要： 为了准确测量钨材料和氧化铝材料在高温下的热导率,对样品的密度、比热和热扩散系数进行了测量并评估了数据的准确性和重复性,分析了样品的理论比热、差式扫描量热法(DSC)比热和激光导热仪(LFA)比热对热导率计算的影响.结果表明:不论是DSC法还是LFA法,钨材料的比热数据均会导致其热导率产生较大的偏差,故在计算其热导率时可代入理论比热进行计算;通过DSC法测量得到的氧化铝陶瓷的比热较为准确,且可以提高热导率数据计算的准确性.

摘要： 建立了HL-2M装置偏滤器水冷流道的等效三维模型,模拟分析了冷却水系统负载的温度和压降。构建了冷却系统的一维流体模型,分析了冷却系统工程设计的水力参数,并与模拟结果进行了比较,结果符合得较好。

摘要： 位形放电,在程序中添加偏滤器靶板,最外封闭磁面以外的等离子体沿磁力线打到偏滤器靶板上。模拟得到了两种偏滤器位形放电下的靶板热流,重点分析了平顶阶段偏滤器靶板热流分布情况,对下单零偏滤器位形和准雪花偏滤器位形的热流进行了比较。结果表明热流在等离子体电流爬升阶段基本上小于1 MW/m2,在平顶阶段准雪花偏滤器热流峰值为23.34 MW/m2,下单零偏滤器热流峰值为39 MW/m2,准雪花偏滤器靶板热流小于下单零偏滤器。计算结果为下一步热结构多物理场耦合分析提供了热源分布,对CFETR的工程设计具有一定的参考价值。

摘要： 偏滤器是托卡马克中用于排除氦灰和粒子的主要部件,也是发生等离子体与壁材料相互作用最强烈的区域。钨材料被认为是偏滤器的主要候选材料,现在世界上的主要托卡马克装置都开始重点关注钨偏滤器条件下放电特性。长脉冲高功率运行对钨偏滤器的要求包括:沉积到偏滤器靶板能流得到有效控制、钨靶板侵蚀和钨杂质输运的理解、钨杂质聚芯和燃料在钨材料中滞留的抑制。通常要求钨偏滤器具有较强的热辐射能力,从而在能量沉积到偏滤器靶板前将其辐射掉,同时降低入射到靶板的粒子能量。本文回顾了钨偏滤器基本物理问题的研究进展,包括器壁材料对偏滤器能量辐射和脱靶的影响,外加杂质注入脱靶,钨靶板侵蚀的主要影响因素,钨杂质输运和聚芯,边界局域模对钨靶板的影响和燃料在钨靶板中的滞留。

摘要： 用HL-2A装置下偏滤器室内的红外测温系统和靶板朗缪尔探针系统分别测量了HL-2A偏滤器靶板上的等离子体沉积功率分布,并进行了对比分析。对HL-2A外偏滤器靶板热流的径向和环向沉积结构分布特征的分析表明,HL-2A装置上靶板热流在径向上基本上呈指数衰减分布,其衰减长度在5~7mm左右。

摘要： 基于中国聚变工程试验堆(CFETR)偏滤器位形,初步设计了指状、平板和T形三种氦冷偏滤器模型,在10MPa入口氦压力、10MW?m-2稳态热负荷下,分别对其进行传热数值分析.通过优化结构设计和氦入口参数,降低了靶板工作温度,探索了三种单元结构靶板处理高热负载的能力.在20MW?m-2的稳态热负荷下,对优化后的T形和指状单元结构进行了受热分析,并由此提出了混合型CFETR氦冷偏滤器初步结构.

摘要： 使用热侵蚀沉积粒子程序(HEDPIC)模拟了由小块沿环向表面倾斜的瓦片组成类ITER偏滤器的极向缝隙附近瓦片表面的热流密度分布,研究了不同倾斜高度对热流密度分布的影响.研究结果表明,当瓦片设置成合适的倾斜角度时,瓦片上表面靠近缝隙附近的电子热通量为零;离子热流密度小于上表面远离缝隙的热流密度,棱边处热流密度过高的问题得到解决.

摘要： 对托卡马克聚变装置偏滤器的高热负荷测试平台真空腔体系统进行了结构设计,其中包括真空室、真空抽气系统、部件调节机构、小型水冷系统和电子枪操作平台,利用Ansys对真空室主体结构的合理性和可靠性进行了验证.模拟结果表明:真空室外壁温度不超过50°C,真空室及其支撑上的最大应力分别为134.49MPa和48.76MPa,满足许用应力3Sm值620MPa的要求.

摘要： 【英国原子能管理局网站2021年5月26日报道】在近期的聚变研究中,英国原子能管理局(UKAEA)成功示范了一种新型排气系统的有效性,在紧凑型聚变电厂商业化道路上取得了一项重要成果。这一排气系统被称为"Super-X偏滤器",能够有效冷却从堆芯流出的等离子体,以保护排气壁,从而使偏滤器相关部件能够运行更长时间。此次示范是在卡勒姆聚变能研究中心(CCFE)"MAST升级版"装置上完成的。托卡马克聚变电厂商业化面临的一项关键挑战是需要排出聚变反应产生的过剩热量。

摘要： 液态金属偏滤器具有自修复和热负荷能力,因此成为偏滤器的重要设计方案.偏滤器上的液态金属膜流处于磁场和高强度热流下,且装置运行时产生的低频扰动会使薄膜流动发展为毛细孤立波.在毛细孤立波膜流中,波谷位置的毛细分离涡会显著增强该区域的对流换热.研究雷诺数为58的液态锡毛细孤立波膜流在底壁附近的换热现象.结果 表明:无外加磁场和自由界面热流时,液态锡毛细孤立波薄膜流动复现了努塞尔数在波谷位置显著增强的现象;仅施加磁场时,由于洛伦兹力的阻尼效应,毛细分离涡处的换热增强效果被抑制;仅施加热流时,由于膜流被加热,总换热量增加,导致努塞尔数分布更均匀;同时施加磁场和热流时,两者的作用会叠加.

摘要： ITER已选用钨作为偏滤器靶板直接面对等离子体的理想材料,同样在未来的核聚变装置中钨被认为是最佳的第一壁材料.但是,钨作为高Z材料,容易引起高Z杂质在等离子体心部聚积,从而导致严重影响等离子体性能.本文主要介绍EAST上利用锂蒸发镀膜、实时锂粉注入以及流动液态锂限制器的应用来抑制钨杂质在等离子体心部的聚积.锂蒸发镀膜可以有效抑制等离子体中钨杂质含量,但是锂膜在经历几十炮的轰击之后,抑制杂质效果大大减弱.在长脉冲H-mode中的实时锂粉注入可以有效的降低等离子体中钨杂质的含量.此外流动液态锂限制器的使用同样可以抑制钨杂质,但是受限于流动液态锂限制器的应用区域,未来大面积的使用液态锂限制器时将对钨杂质有更明显的抑制效果.

摘要： 设计了等离子体电流为2MA的雪花偏滤器位形(精确雪花、雪花加、雪花减)、鼎偏滤器位形(不同X点间距及位置)等多种先进偏滤器位形;研究先进偏滤器位形控制算法，并初步给出了模拟结果，初步实现了雪花偏滤器两X点的坐标及其连线间距和角度等参数的精确控制。

摘要： 在HL-2A装置上,优化和发展了偏滤器靶板上的红外测温系统,并利用该系统分析了高约束模放电期间边缘局域模的热沉积分布特性.在高约束模式放电期间,超声分子束注入使边缘局域模所引起的偏滤器靶板上瞬间热通量峰值下降了～60％,并伴随着边缘局域模爆发频率增加了2-3倍,而等离子体储能仅下降了～8％.分析结果表明,大幅度的丝状结构在超声分子束注入之后得到了有效抑制,沉积到偏滤器靶板上的瞬间热通量峰值也随之下降.此外,在超声分子束注入之后偏滤器室内的热辐射损失大幅度增加,从而耗散了热输运所携带的部分能量,进一步分散了沉积到偏滤器靶板上的能量,有效地保护了偏滤器靶板.

摘要： 本文简要描述了中国聚变工程试验堆(CFETR)偏滤器的总体设计构造,重点讨论了偏滤器第一壁的冷却结构和冷却剂选择.通过ANSYS Fluent对CFETR偏滤器的第一壁冷却模块进行了数值模拟计算,分析了温度场和压降.考察了第一壁材料的热负荷承受能力,冷却水的状态变化,提出了当前第一壁结构需要改进方向.

摘要： ITER(国际热核聚变实验堆)偏滤器朗缪尔探针是测量靶板附近的等离子体温度、密度和离子流通量,并诊断偏滤器靶板等离子体运行模式的诊断装置.与偏滤器相同,该探针属ITER聚变堆中面向等离子体的部件,工作于恶劣的热核聚变反应条件并承受最大的热流密度,使用ANSYS软件对偏滤器探针进行热分析,并对不同模型进行对比,获得了探针热力学工况的基本特点,可为ITER偏滤器朗缪尔探针的工程设计提供参考.

摘要： EAST超导托卡马克试验装置是国家九五大科学工程项目，在2009年度春季物理实验中取得了巨大成功。在本次实验取得巨大成功的同时，偏滤器部件也发现了问题，多处外靶板与Dome间缝隙内挡板熔化被高能粒子击穿，部分挡板后水管被烧坏。本文针对目前EAST实验中遇到的问题，提出了增设石墨瓦结构，形成“V-shapecorner”结构的方案。并对新结构对偏滤器抽气系统流导的影响进行了理论计算、数值模拟和优化。这对最终方案的确定提供了理论依据。

摘要： 金属钨由于具有高熔点，高的溅射阈值，抗冲蚀性好等的优良性能，已被选为聚变堆中偏滤器部件的面对等离子体材料。本文采用大气等离子喷涂技术，在惰性气体的保护下，在无氧铜的基体上制备了钨涂层。研究了不同中间层(NiCrAl，WCu)及不同粒径的原始粉体对涂层性能的影响。用扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪、硬度仪以及万能拉伸仪等对涂层的性能进行分析测试。结果显示：涂层中没有检测到氧化现象；原料粉体的粒径大小对涂层的微观结构有较大程度的影响；拉伸试验发现没有中间层的涂层具有更好的结合强度。

摘要： 在2008年，国内首套用于托卡马克偏滤器物理试验的内置式低温冷凝泵系统成功运行，它对环向均匀控制偏滤器区域杂质起到了关键作用。本文介绍了该系统的基本设计、制造和性能测试。

摘要： 一种用于冷却磁约束核聚变装置中偏滤器靶板结构的水冷模块结构设计，该聚变装置偏滤器水冷模块结构由面向等离子体结构、焊接在面向等离子体结构内的应力缓冲层结构，焊接在缓冲层结构内的热沉管道结构组成。在该冷却结构中，冷却剂流经热沉结构带走聚变反应带给偏滤器部分的高能量。面向等离子体结构为单面朝聚变中心方向凸起且在中央位置穿插热沉管道以及应力缓冲层结构的六面体结构，凸起面结构直接承受来自聚变中心的热流，该凸起的圆弧面与环状的应力缓冲层结构和热沉结构同轴。本发明从结构设计方面直接提高偏滤器的换热能力，该设计能够更加有效分散来自等离子体能流的同时改进冷却剂管道与面向等离子体表面结构的相容性从而提高换热能力。

摘要： 本发明提供液态偏滤器和改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法，涉及磁约束核聚变装置技术领域，具体地，在该液态偏滤器的固体壁面上覆盖有金属丝网；该改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法则包括在液态偏滤器的固体壁面上安装覆盖液态偏滤器的固体壁面的金属丝网。本发明缓解了现有技术中存在的液态锂所形成的膜流无法较好地在液态偏滤器的固体壁面形成均匀、稳定的大面积铺展的技术问题。

摘要： 一种用于冷却磁约束核聚变装置中偏滤器靶板结构的水冷模块结构设计，该聚变装置偏滤器水冷模块结构由面向等离子体结构、焊接在面向等离子体结构内的应力缓冲层结构，焊接在缓冲层结构内的热沉管道结构组成。在该冷却结构中，冷却剂流经热沉结构带走聚变反应带给偏滤器部分的高能量。面向等离子体结构为单面朝聚变中心方向凸起且在中央位置穿插热沉管道以及应力缓冲层结构的六面体结构，凸起面结构直接承受来自聚变中心的热流，该凸起的圆弧面与环状的应力缓冲层结构和热沉结构同轴。本发明从结构设计方面直接提高偏滤器的换热能力，该设计能够更加有效分散来自等离子体能流的同时改进冷却剂管道与面向等离子体表面结构的相容性从而提高换热能力。

摘要： 本发明公开一种有效缓解热量集中的聚变堆偏滤器穿管型组件，包括有位于外围且用于与等离子体接触的铠甲块，铠甲块的内部开有通孔，其中通孔形状为椭圆形，或者跑道形，或者矩形，或者圆角矩形；冷却管通过穿过这些通孔将铠甲块逐一串联，冷却管的内部开有流道，流道截面为椭圆形，或者跑道形，或者圆形，或者矩形，或者圆角矩形；冷却管流道内安装有增强换热效率的扰流结构，扰流结构可以采用螺旋结构或内肋结构。本发明能够有效缓解偏滤器面向等离子体部件中的热量集中效应，降低组件的热应力和累积塑性应变，从而提高面向等离子体部件在聚变堆内的服役寿命，比较适合应用于需要承受10‑20MW/m2热负荷冲击的托卡马克实验装置和未来聚变堆的偏滤器中。

摘要： 本发明属于核聚变装置制造技术领域，公开了一种EAST聚变装置偏滤器DOME板自动化超声检测方法及装置，包括搭建自动化超声检测系统；通过检测系统规划DOME板的扫查路径的方法包括：通过建立的工具坐标系和工件坐标系获取探头的位姿与检测槽的空间位置关联，通过示教方法采集扫查路径关键点探头位姿信息，根据DOME板曲面特征选择扫查路径关键点之间的运动指令，完成扫查路径规划，探头沿扫查路径移动对DOME板进行检测，根据扫查图像判断DOME板是否合格。有益效果：本发明采用六轴机械臂的示教采点技术方案，解决了DOME板产品与模型的尺寸误差导致的自动化超声检测曲面适应性难题，结合定制的超声检测工艺，实现了对DOME板双层结合界面脱粘缺陷的有效检测和评价。

摘要： 本发明属于核聚变装置制造技术领域，公开了一种EAST下偏滤器钨铜串的超声检测装置及方法，包括控制器、超声波探伤仪、架体、第一运动机构、第二运动机构、探头系统和支撑架；第一运动机构带动探头系统上下运动，第二运动机构带动支撑架旋转；钨铜串设置于支撑架；架体设置有隔板，隔板设置第一通孔，探头系统在第一通孔内上下运动，第一通孔下方设置有旋转组件用于带动支撑架旋转。有益效果：柔性集成式探头系统解决了探头在弯曲的钨铜串内通畅移动和对中难题，通过两轴运动结构和探头导向装置实现了探头从铬锆铜管内部实施的栅格扫查和信号采集，检测方法实现了铬锆铜/铜、铜/钨界面质量的检测，可实现EAST偏滤器的自动化超声检测。

摘要： 本发明公开了一种托卡马克下偏滤器热管温差发电余热利用系统及工作方法，系统包括下偏滤器基体、偏滤器下靶板、热沉材料CuCrZr、常温热管、静默基体、温差发电静默片和水套。本发明结构紧凑、固有安全性高、系统简单、无运动部件，可对托卡马克装置下偏滤器的余热进行利用，提高能源利用效率。

摘要： 本发明涉及一种适用于磁约束核聚变装置的平板型偏滤器靶板及其加工方法。该平板型偏滤器靶板包括热沉组件和焊接在热沉组件表面的若干钨铜片。所述热沉组件包括热沉一和安装在热沉一一端上方的热沉二。所述热沉一的一端开设有安装孔，所述热沉二的下端设有安装凸台，所述安装凸台伸入至安装孔中且与安装孔焊接相连。所述热沉一包括内部开设有冷却流道一的复合金属板一和与复合金属板焊接相连的钢基板一。所述热沉二包括内部开设有冷却流道二的复合金属板二和与复合金属板二焊接相连的钢基板二。所述冷却流道一与冷却流道二相连通。该平板型偏滤器靶板具备更高的热负荷水平和排热能力，具有工艺简单、成本低等特点。

摘要： 本发明公布了一种诊断偏滤器等离子体中粒子数密度的共振激光干涉仪。构成整个干涉仪有稳频激光器、可调谐激光器、法拉第隔离器、分束装置、声光晶体、声光调制驱动器、光纤耦合器、合束装置、光电探测器、窄带滤波片、偏振片、波长计、1/2波片、光纤跳线、笼杆以及信号采集处理系统。传统光谱测量技术确定中性粒子数密度绝对值需要标定。本发明采用共振干涉仪利用原子对激光的色散效应，通过扫频获得特定能态的氢原子的相移色散关系能够给出氢原子的绝对数密度。进一步的，可以选择不同频率的激光器和光路元器件实现多束、多频激光输出。多频激光的输出可实现多种其他粒子数密度测量，多束激光空间列阵以实现等离子体中粒子数密度的空间分辨测量。

摘要： 本发明涉及磁约束核聚变设备技术领域，具体涉及一种用于准环对称仿星器的偏滤器及其设计方法，所述偏滤器包括挡板、支架结构、第一靶板和第二靶板，所述第一靶板位于挡板和第二靶板之间，第一靶板、第二靶板均用于承接粒子通量和热通量，支架结构通过挡板与仿星器的真空室连接。本发明提出的偏滤器是针对准环对称仿星器设计的特殊三维靶板结构，能在存在磁岛的等离子体位形下，通过磁力线，将粒子流和热流引入到偏滤器的靶板区域，排除聚变反应产生的热能以及杂质，其设计和制造能够帮助建造完成世界上第一个准环对称磁约束仿星器装置，为国内三维等离子体物理以及相关学科的科学研究提供实验平台，对磁约束核聚变的发展和研究具有重要意义。