我国聚变堆主机关键系统综合研究设施“夸父”(CRAFT)项目取得重要进展,其偏滤器原型部件顺利通过专家组测试与验收。
测试结果显示,CRAFT偏滤器原型部件的稳态热负荷能力达到20兆瓦/平方米,靶板面向等离子体表面的邻接误差小于1毫米,标志着我国自主设计的国际尺寸最大、热负荷最高的偏滤器原型部件研制成功。
偏滤器是聚变堆堆芯稳态运行的关键部件,承担排出聚变产物和热量、控制杂质等重要功能,服役环境极为复杂严苛。
CRAFT偏滤器原型部件创新性提出混合偏滤器包层集成设计方案,理论上可将氚增殖率提升超过3%,为实现氚自持提供有效辅助途径;同时设计了三种结构可靠、可正面拆装的独特靶板,验证了可靠快速更换的可行性。
通过采用平板结构,部件有效将钨表面温度控制在再结晶温度以下,实现稳态20兆瓦/平方米的超高热负荷,相当于为聚变堆打造了一面“盾牌”。
研制过程中,形成了热等静压与钎焊加爆炸焊两条质量稳定的工艺路线,全面推动了包括钾钨、弥散强化铜和低活化钢等国产先进聚变堆材料的发展应用。
偏滤器原型部件系统是CRAFT项目19项系统中的重要一项,其成功研制为我国未来聚变堆偏滤器工程应用奠定坚实技术基础,相关技术可为其他聚变装置提供支撑,并拓展应用于航空航天、高端医疗设备、工业电子产品和新能源汽车等领域。
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