10月13日,由中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院等離子體物理研究所牽頭承擔的聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施(CRAFT)取得重要進展,其偏濾器原型部件順利通過專家組測試與驗收。
測試結(jié)果顯示,該部件穩(wěn)態(tài)熱負荷能力達到20兆瓦/平方米,靶板面向等離子體表面鄰接誤差小于1毫米,標志著中國自主設(shè)計的國際尺寸最大、熱負荷最高的偏濾器原型部件研制成功。
偏濾器作為聚變堆堆芯穩(wěn)態(tài)運行的關(guān)鍵部件,承擔排出聚變產(chǎn)物和熱量,控制雜質(zhì)等重要功能,服役環(huán)境極為復(fù)雜和嚴苛。CRAFT偏濾器原型部件在設(shè)計上創(chuàng)新性地提出混合偏濾器包層集成設(shè)計方案,理論上可將氚增殖率提升超過3%,為實現(xiàn)氚自持提供了一種有效輔助途徑;設(shè)計了三種結(jié)構(gòu)可靠、可正面拆裝的獨特靶板,驗證了可靠快速更換的可行性。
通過采用平板結(jié)構(gòu),部件有效將鎢表面溫度控制在再結(jié)晶溫度以下,成功實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)20兆瓦/平方米的超高熱負荷,相當于打造了一面“盾牌”。在研制過程中,形成了熱等靜壓與釬焊加爆炸焊兩條質(zhì)量穩(wěn)定的工藝路線,全面推動了包括鉀鎢、彌散強化銅和低活化鋼等國產(chǎn)先進聚變堆材料的發(fā)展應(yīng)用。
偏濾器原型部件系統(tǒng)是“十三五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施”項目19項系統(tǒng)中的關(guān)鍵1項。該部件的成功研制標志著我國偏濾器研發(fā)能力已實現(xiàn)自主可控,為未來中國聚變堆偏濾器的工程應(yīng)用奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)技術(shù)不僅能為其他聚變裝置面對等離子體部件提供技術(shù)支撐,還可拓展應(yīng)用到航空航天、高端醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)電子產(chǎn)品和新能源汽車等領(lǐng)域。

