《長脈衝運行下鎢熔化行為及其對電漿放電影響研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由朱大煥擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：長脈衝運行下鎢熔化行為及其對電漿放電影響研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱大煥
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鎢熔化直接影響到面對電漿材料與部件使用壽命以及電漿運行安全，是未來國際熱核聚變實驗裝置ITER非常關心的熱點問題之一。本申請提出在與ITER結構和功能基本相似的全超導托卡馬克EAST裝置上開展鎢的可控誘導熔化實驗，模擬長脈衝運行下鎢熔化行為及其隨時間的演化過程，通過對熔化層遷移、液滴發射、材料損傷與表面結構改變、以及電漿運行參數變化等的深入研究，分析鎢雜質的產生與遷移規律，結合邊界蒙特卡羅程式EMC3鎢雜質輸運模擬，闡明鎢熔化對電漿長脈衝放電的影響機理，並在此基礎上預測ITER裝置中鎢熔化行為並評估其對電漿運行的影響。本項研究不僅可為EAST及ITER正在開展的鎢基面對電漿材料與部件表面結構最佳化，而且可為裝置全金屬壁環境下長脈衝高參數物理實驗運行及控制提供重要的科學依據和數據積累。
結題摘要
鎢熔化直接影響到面對電漿材料與部件使用壽命以及電漿運行安全，是未來國際熱核聚變實驗裝置ITER非常關心的熱點問題之一，闡明鎢熔化的各種觸發條件，並評估鎢熔化對鎢壁表面結構和裝置運行的影響是當前研究的主要目標。本課題依託與ITER結構和功能基本相似，且具有鎢偏濾器和鉬第一壁的全超導托卡馬克EAST裝置上開展，採用ANSYS熱模擬分析了EAST鎢偏濾器瓦塊結構在錯位（leading edge）條件下的熔化條件和結構最佳化，以及未來ITER長脈衝H模運行下穩態熱負荷和ELM瞬態熱流協同作用下的熔化參數，並在EAST上成功觀測到鎢偏濾器內靶板瓦塊錯位誘導邊緣熔化以及第一壁鉬瓦上的熔化現象，事後材料分析顯示，熔化造成了壁材料表面層微結構晶粒的再結晶，並未造成熔化層的大範圍遷移和縫隙搭橋現象；物理運行分析表明熔化對後續放電產生了一定的影響，破裂放電比例上升，但在合適的壁處理後，放電能基本恢復。本項研究為EAST及ITER正在開展的鎢面對電漿材料與部件表面結構最佳化，和金屬壁環境下長脈衝高參數運行提供了重要的科學依據和數據積累。
