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中方ITER第一壁(First Wall)半原型件率先通过高热负荷测试

中方第一壁(First Wall)半原型件近日通过了高热负荷测试,测试结果符合ITER组织认证要求,实现该类部件在世界范围内率先通过高热负荷测试。

中方第一壁半原型件包含六根手指组成的3个手指对,手指对结构尺寸与正式产品一致。中方于20165月成功制作该第一壁半原型件,按要求送往俄罗斯Efremov研究所进行了表面热负荷为4.7MW/m2(满载)和5.9MW/m2(过载)的高热负荷疲劳试验,分别达到7500次和1500次热循环。试验于88日完成,取得圆满成功,部件外观完好,无不可接受的过热和温升现象,满足ITER要求,标志着中方具备了签署ITER第一壁采购安排协议的技术条件。

第一壁是ITER装置的核心部件,位于环形真空室内部,在运行时直接面对上亿摄氏度的等离子体,保护外围部件和设备免受高热流和高能粒子流的冲击。根据表面所受热负荷水平的不同,ITER第一壁分为普通热负荷型和增强热负荷型两类。中、俄、欧三方承担了ITER第一壁的制造任务,其中我国承担约10%的生产制造任务,为增强热负荷型部件,已率先通过了半原型件的满载及过载高热负荷测试;俄罗斯承担约40%的制造任务,为增强热负荷型部件,尚未通过半原型件的高热负荷测试,正在改进和分析其产品;欧盟承担约50%的制造任务,为普通热负荷型部件,所承受热负荷仅为2MW/m2 

我国于2004年开始ITER第一壁设计研发工作,2010年我国第一壁材料连接技术通过ITER组织认证,国产高纯度铍于年底通过ITER组织认证,结束了我国无高纯度铍的历史。我国于20138月成功制作增强热负荷型第一壁小模块并通过高热负荷试验认证,20147月完成小模块制作技术的优化,技术优化后所制小模块在高热负荷测试中经受住了16000次热疲劳试验,高于ITER第一壁的设计寿命(15000次)。此次半原型件高热负荷测试的成功,标志着我国在规模化制作ITER第一壁技术上又迈进了一大步,并为我国自主建造聚变堆提供了坚实的技术储备。

高热负荷试验装置上的中方第一壁半原型件手指对

 

 第一壁半原型手指对在4.7MW/m2下的温度图像

 

 第一壁半原型手指对在5.9MW/m2下的温度图像