合肥研究院钨铜面向等离子体部件制造技术取得突破

　　日前，法国原子能委员会（CEA）/磁约束核聚变研究所（IRFM）科研人员传来好消息：中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所为WEST研制的两类钨铜面向等离子体部件（W/Cu-PFC）试验模块在法方独立开展的高热负荷（HHF）测试中表现优异。

　　12月8日至11日，IRFM科研人员专程来等离子体所访问报告了相关结果。其中W/Cu穿管（Monoblock）模块（图1）的4号钨块承受住了1200次10MW/m²和300次20MW/m²热负荷辐照；5号钨块承受住了500次10MW/m²和500次20MW/m²热负荷辐照，超出了国际热核聚变实验堆ITER对20MW/m²热负荷辐照300次的要求。另外，W/Cu平板（Flat type）模块FT1（图2左）承受住了102次10MW/m²、102次15MW/m²和302次20MW/m²热负荷辐照；平板模块FT2（图2右）承受住了302次10MW/m²、102次15MW/m²和102次20MW/m²热负荷辐照。平板模块的辐照结果远远超出了5MW/m²的ITER设计要求，刷新了W/Cu平板部件HHF试验的已知记录。相关试验证明了等离子体所W/Cu-PFC连接技术的先进性。

　　W/Cu穿管和平板结构以其高耐热、低溅射、低滞留和高导热等优点，为ITER偏滤器靶板和穹顶PFC设计所采用。但因钨和铜两种材料的性能差异极大，二者的焊接结合是W/Cu部件的制造难点。为应对EAST长脉冲高参数放电运行，等离子体所聚变堆材料科学与技术研究室自2010年开始与安泰科技以及西安交大开展合作，共同研发W/Cu-PFC的热等静压制造和检测技术。经过3年的艰苦研发和近1年的批量生产，于2014年初完成了EAST上偏滤器W/Cu-PFC的加工制造。2014年EAST实验结束后，针对W/Cu-PFC出现的问题，提出维修方案并开发出相应的修复和检测技术，有力保障了2015年EAST春季实验的顺利进行。该轮实验中，W/Cu偏滤器承受住了全程烘烤以及数十炮的长脉冲放电考验。

　　由此，等离子体所在国际上首次实现了W/Cu-PFC的批量生产，进而在EAST上实现了主动冷却全钨偏滤器，为ITER钨偏滤器的关键工程技术验证以及全面开展长脉冲高参数条件下的等离子体与钨相互作用研究提供了优异的平台。

图1. 钨铜穿管模块测试结果

图2. 钨铜平板模块测试结果