流動的液態(tài)鋰壁能承受更高的表面熱負荷
2018年12月18日 8:23 4464次瀏覽 來源： 中國科學報 分類： 鋰
近日，中國科學院等離子體物理研究所(以下簡稱等離子體所)在流動液態(tài)鋰壁的實驗研究方面取得新進展，相關(guān)研究成果發(fā)表于核聚變領(lǐng)域期刊《核聚變》上。
流動的液態(tài)鋰壁能承受更高的表面熱負荷，具有自我修復能力，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年首輪流動液態(tài)鋰實驗(一代液態(tài)鋰限制器)的基礎(chǔ)上，進一步在鋰壁對氫的控制與機制研究及提高液態(tài)鋰在316L不銹鋼基底材料上的浸潤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)、引導盤表面毛細結(jié)構(gòu)等方式，促進鋰表面均勻流動，并采用熱等靜壓工藝，實現(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。
實驗結(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，且實現(xiàn)了高壓氦氣對液態(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，實驗也發(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，在加熱功率達到4.5MW的條件下，未觀察到鋰的大量爆發(fā)的現(xiàn)象，并進一步證實了流動液態(tài)鋰對邊界局域模(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氫再循環(huán)的控制密切相關(guān)。該研究拓展了流動液態(tài)鋰作為未來聚變裝置高熱負荷區(qū)第一壁部件應(yīng)用的可行性。
責任編輯：周大偉
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