等离子体所团队在托卡马克钨偏滤器高热负荷部件研发方面取得重要进展

　　近日，等离子体所姚达毛研究员团队在托卡马克钨偏滤器超高热负荷部件研发方面获得重要研究进展。团队经过一系列的研发和优化，开发出一种高性能排热钨偏滤器平板部件，从最初的排热能力5MW/m²提升到排热能力达到15MW/m²，再发展到目前能够稳定排出功率密度达20MW/m²的热负载。其中2mm厚的钨与无氧铜复合，再与铬锆铜热沉复合，在热沉上加工出一种特殊的传热结构，使得部件的传热能力大幅度提升。

　　这种类型部件样品在电子枪设备上施加20MW/m²功率密度的热负荷，经过1000次热循环测试（15秒加热，15秒冷却），钨表面温度维持在950℃以内。距离纯钨再结晶温度1200℃有一定裕度，距离掺杂钨1600℃再结晶温度有较大裕度。1000次热疲劳测试后试件的无氧铜与铬锆铜复合界面无明显损伤，传热性能保持稳定，该高性能传热部件测试样品的表现是目前见诸报道的同类型部件研发的最好水平。同时初步证明了这种高热负荷传热结构可应用于偏滤器的高热负荷部件，为EAST钨偏滤器性能的全面提升和今后核聚变堆偏滤器的工程应用打下了良好基础。

　　图1：1000次高热负荷实验前（上）和实验后（下）试件照片

　　图2：1000次热循环钨表面温度测量值及温度变化

　　图3：样品测试之前和20MW/m2热流密度1000次循环后超声探伤云图对比