流動(dòng)的液態(tài)鋰壁能承受更高的表面熱負(fù)荷
2018年12月18日 8:23 4497次瀏覽 來源： 中國(guó)科學(xué)報(bào) 分類： 鋰
近日，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所(以下簡(jiǎn)稱等離子體所)在流動(dòng)液態(tài)鋰壁的實(shí)驗(yàn)研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于核聚變領(lǐng)域期刊《核聚變》上。
流動(dòng)的液態(tài)鋰壁能承受更高的表面熱負(fù)荷，具有自我修復(fù)能力，越來越被聚變界重視。近年來，等離子體所課題組研究人員在2014年首輪流動(dòng)液態(tài)鋰實(shí)驗(yàn)(一代液態(tài)鋰限制器)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在鋰壁對(duì)氫的控制與機(jī)制研究及提高液態(tài)鋰在316L不銹鋼基底材料上的浸潤(rùn)性及界面相互作用研究方面取得突破。
在此基礎(chǔ)上，研究人員通過優(yōu)化流動(dòng)液態(tài)鋰限制器的結(jié)構(gòu)，包括采用內(nèi)置式雙電磁泵、均勻分布的分配盒結(jié)構(gòu)、引導(dǎo)盤表面毛細(xì)結(jié)構(gòu)等方式，促進(jìn)鋰表面均勻流動(dòng)，并采用熱等靜壓工藝，實(shí)現(xiàn)了表面不銹鋼與銅熱沉的良好貼合，提高表面的抗腐蝕性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，液態(tài)鋰在316L不銹鋼表面鋪展面積>80%，基底表面無明顯損傷，且實(shí)現(xiàn)了高壓氦氣對(duì)液態(tài)鋰的冷卻，在歐姆放電中，冷卻效率約55%，也證明了液態(tài)鋰可以循環(huán)利用。
同時(shí)，實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)隨著鋰流量的增加，再循環(huán)及鐵雜質(zhì)水平逐漸降低，等離子體行為提升，在加熱功率達(dá)到4.5MW的條件下，未觀察到鋰的大量爆發(fā)的現(xiàn)象，并進(jìn)一步證實(shí)了流動(dòng)液態(tài)鋰對(duì)邊界局域模(ELM)的緩解效果。隨著液態(tài)鋰放電的持續(xù)，ELM逐漸緩解或抑制，同時(shí)伴隨等離子體約束的改善，這與液態(tài)鋰表面鋰的流出與再沉積后對(duì)氫再循環(huán)的控制密切相關(guān)。該研究拓展了流動(dòng)液態(tài)鋰作為未來聚變裝置高熱負(fù)荷區(qū)第一壁部件應(yīng)用的可行性。
責(zé)任編輯：周大偉
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