近日，等離子體所科研人員在未來聚變堆偏濾器靶板和冷卻回路設計研究方面取得了新進展，研究成果以“New designs of target and cooling scheme for water cooled divertor in DEMO”為題發(fā)表在核聚變領域權威期刊Nuclear Fusion(X.Y.Qian, et al 2021 Nucl.Fusion 61 036008)。

　　偏濾器作為聚變堆的核心部件之一，是聚變反應中重要的能量和粒子排出通道，其性能直接影響裝置的可靠性及安全性。一直以來，全鎢水冷偏濾器研究都是國內(nèi)外聚變研究的重點領域，也積累了大量的技術成果。但是考慮到材料，特別是鎢銅偏濾器的熱沉材料鉻鋯銅在中子輻照下的脆化效應，能否直接將目前ITER結(jié)構(gòu)的偏濾器外推到未來聚變堆的運行條件，仍存在很多問題需要探索。課題組基于中子輻照下的材料特性，提出了一個在未來聚變堆中短期可行的偏濾器設計方案。根據(jù)偏濾器區(qū)域熱負荷和中子輻照損傷的分布特性，這一方案采用在高熱負荷低中子輻照的打擊點區(qū)用傳熱性能極佳的鉻鋯銅作為熱沉材料、低熱負荷高中子輻照的非打擊點區(qū)用抗中子輻照性能較好的低活化鋼作為熱沉材料，同時對偏濾器的冷卻回路進行重新設計，將流入外靶板區(qū)的流量分配到內(nèi)靶板區(qū)和Dome區(qū)，在不引起任何負面影響的情況下使得偏濾器內(nèi)外靶板的流速分布更為均勻、壓降更小。

　　該研究成果得益于等離子體所及英國CCFE相關科研人員和深圳大學李院士工作站的支持和合作，相關工作得到了國家重點研發(fā)專項、國家自然科學基金、安徽省杰出青年科學基金、中國科學院青年創(chuàng)新促進會等項目的資助。

　　論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1088/1741-4326/abd148 

偏濾器靶板設計理念

偏濾器冷卻回路冷卻劑流動順序示意圖