EAST平板型鎢銅面向等離子體部件的制備過(guò)程

EAST裝置是我國(guó)自行設(shè)計(jì)研制的國(guó)際首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置，它的目標(biāo)就是針對(duì)近堆芯等離子體穩(wěn)態(tài)先進(jìn)運(yùn)行模式的科學(xué)和工程問(wèn)題。2010年，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所開(kāi)展了EAST鎢銅偏濾器工程，且預(yù)計(jì)在2015年底完成。鎢銅偏濾器穹頂(Dome)和除偏濾器以外的第一壁(First Wall，F(xiàn)W)區(qū)域?qū)⒉捎闷桨逍偷逆u銅復(fù)合部件，具有預(yù)期排除3-5 MW/m2熱負(fù)荷的能力。平板型鎢銅面向等離子體部件(Plasma-Facing Components，PFCs)的制備工藝主要有真空熱壓工藝(Vacuum Hot Pressing，VHP)及熱等靜壓工藝(Hot Isostatic Pressing，HIP)。

平板型W/Cu PFCs的制備過(guò)程分為兩步，首先采用鑄造工藝將鎢與無(wú)氧銅中間層連接起來(lái)，制備成W/OFC片，超聲波探傷顯示所制備的鎢銅片W/OFC界面結(jié)合良好，其結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)120 MPa，然后再采用VHP或HIP的工藝將W/OFC片與CuCrZr熱沉材料連接起來(lái)。這兩種工藝組合制備的平板型W/Cu模塊，高熱負(fù)荷試驗(yàn)表明:“鑄造+VHP”制備的W/Cu模塊在冷卻水流速4m/s的情況下承受住了1000次3.2 MW/m2的熱循環(huán)載荷，而在300次5.4 MW/m2的熱疲勞試驗(yàn)時(shí)，鎢內(nèi)部靠近開(kāi)槽的位置出現(xiàn)開(kāi)裂，并且缺陷區(qū)域隨著疲勞試驗(yàn)的進(jìn)行逐漸擴(kuò)大；“鑄造+HIP”工藝制備的W/Cu模塊承受住了1000次5 MW/m2的循環(huán)熱負(fù)荷，W/Cu界面、OFC/CuCrZr界面均未出現(xiàn)缺陷，滿足EAST平板型W/Cu偏濾器部件的耐高熱負(fù)荷要求。

EAST裝置它不僅是一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克，而且具有會(huì)改善等離子體約束狀況的大拉長(zhǎng)非圓截面的等離子體位形，它的建成使我國(guó)成為了世界上少數(shù)幾個(gè)擁有這種類(lèi)型超導(dǎo)托卡馬克裝置的國(guó)家，也使我國(guó)磁約束核聚變研究進(jìn)入世界前沿。