基本介紹
- 中文名：偏濾器
- 外文名：Divertor
概述,簡介,作用,偏濾器的主要材料,偏濾器設計,分區,現代偏濾器部件設計,
概述
簡介
偏濾器是構成高溫電漿與材料直接接觸的過渡區域：一面是溫度高達幾億度的電漿，另一面是通常的固體材料。偏濾器系統幾乎涵蓋了最前沿的聚變電漿物、設計分析、先進制造技術和測試評價等科學技術問題。需要根據聚變裝置的目標設計偏濾器的電漿位型和偏濾器結構。而偏濾器部件製造技術是偏濾器的物理和結構設計能否實現的關鍵，為了及時有效地轉移出沉積在面向電漿材料表面上的熱負荷，保證其壽命和聚變裝置的安全運行，必須採用有效措施把面向電漿材料與熱沉材料連線起來組成面向電漿部件。
作用
聚變燃料氘氚以電漿態在主真空室中燃燒，燃燒後的氦灰以及混在燃料的其他雜質穿過磁力線組成的分界面（separatrix），而進入偏濾器中，緊接著氦灰與雜質就被抽氣泵抽走。其中，偏濾器有三大作用：
一：排出氦灰
二：雜質控制，也就是排出雜質及禁止雜質：反應容器里不可能十分純淨，無法避免總有其他稀奇古怪的雜質進去，統統到偏濾器里然後抽出來。
三：排出熱量：氦灰和雜質出來不會是涼的，肯定還是溫乎乎的，會帶著一點熱量出來，所以偏濾器還有排出熱量的功能。
偏濾器的主要材料
由於聚變反應堆中的偏濾器是第一壁的部件，也是高能逃逸離子沉澱能量的主要區域，其表面熱負荷比第一壁表面平均值高一個量級以上，此外，當電漿破裂時，其能量將在毫米級的時間內傾注在第一壁的某些區域，包括孔欄和偏濾器。因此，偏濾器必須採用高熱流密度材料。常用的高熱流密度材料有銅合金，鉬合金，鈮合金以及鎢，鈹和石墨等
偏濾器設計
分區
（1）堆芯電漿區。其需要排放的熱量為輔助加熱和α粒子加熱，它釋放的熱量主要輻射在第一壁，或通過刮削層到偏濾器靶板。
（2）輻射層。處在堆芯等離子和刮削層之間，它被“冷”電漿充滿，是一個過渡區域，充滿許多待研究的現象，好在並不影響堆芯和刮削層。
（3）刮削層。主要受熱層。
現代偏濾器部件設計
牛角
它放置在包層前面，主要起導流作用，也是一種保護偏濾器的裝置，把通過刮削層的粒子引流進偏濾器排氣室，防止返流，直接指向靶板，它上面的熱負荷不大。
頂蓋
也是起著導流和保護偏濾器的作用，不過熱負荷比牛角要大，還要承受正面而來的衝擊（熱和機械的），許多診斷探頭也放在這裡。牛角和頂蓋形成偏濾器的進口，同時還要承受中子輻射的損傷。
排氣室
排氣室是一個充滿中性氣體的空間，充分布置了魚鰭狀“透明板”。通過刮削層，經過牛角和頂蓋的引導，從堆芯中排出的巨大能量流和動量必須經過排氣室最後指向靶版。為了減輕和緩和靶版的負擔，布置的鰭狀透明板可以使帶電粒子在這裡通過電荷交換使其動能和熱能減小和吸收，在排氣室內形成循環。
能量垃圾靶板
置於偏濾器排氣室的最底部，它的工作條件要滿足在適當的工作壽命下，在正常運行時能承受5MW/㎡熱負荷，在電漿破裂及邊界局域模時能承受100MJ/㎡的能量，要有主動的冷卻系統使之在正常態與事故態都能把溫度保持在800℃以下。
