合肥研究院向法国原子能委员会交付首批WEST装置钨偏滤器部

钨是一种有色金属。硬度高，熔点高，蒸气压很低，蒸发速度也较小，化学性质也比较稳定。常温下不受空气侵蚀；主要用途为制造灯丝和高速切削合金钢、超硬模具,也用于光学仪器，化学仪器。钨是熔点的难熔金属。一般熔点高于1650℃并有一定储 量的金属以及熔点高于锆熔点（1852℃）的金属称为难熔金属。是当代高科技新材料的重要组成部分，一系列电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等均需使用独特性能的钨。

核聚变需要在极高的温度下进行，2015年CEA磁约束聚变研究所启动升级计划，将Tore Supra改造成一个全钨壁超导托卡马克装置—WEST。

近日，在完成两轮次的高温烘烤检漏后，中科院合肥研究院等离子体所向法国原子能委员会（CEA）成功交付首批共计80件WEST装置钨偏滤器部件。预计7月底将完成全部456个部件的交付。等离子体所成立了专门的项目管理团队并建立了详细的生产流程图和质量控制体系。制造过程中，参照ITER质量控制要求，严把质量关，对钨铜块之间缝隙尺寸、焊接界面质量和机加工外形尺寸等方面精益求精。

偏滤器

起源于20世纪80年代，是聚变实验装置和未来聚变堆的关键组成部分，其主要功能是有效地屏蔽来自器壁的杂质，减少对中心等离子体的污染，排出来自中心等离子体的粒子流和热流以及核聚变反应过程中所产生的氦灰。偏滤器的出现使得清洁芯部等离子体的获取成为可能。是环形聚变装置的组成部分，这种装置是用来把放电的外壳层内的带电粒子偏滤到一个单独的室内，在此带电粒子轰击挡板，变为中性粒子被抽走。用这种方法能避免外壳层内的高能粒子轰击主放电室壁从而避免了从室壁释放出能够冷却放电的次级粒子。影响约束区边缘的磁场位形，用于把杂质/氦灰偏滤到靶室。偏滤器替换孔栏确定等离子体边缘。

偏滤器是构成高温等离子体与材料直接接触的过渡区域：一面是温度高达几亿度的等离子体，另一面是通常的固体材料。偏滤器系统几乎涵盖了Z前沿的聚变等离子体物、设计分析、先进制造技术和测试评价等科学技术问题。需要根据聚变装置的目标设计偏滤器的等离子体位型和偏滤器结构。而偏滤器部件制造技术是偏滤器的物理和结构设计能否实现的关键，为了及时有效地转移出沉积在面向等离子体材料表面上的热负荷，保证其寿命和聚变装置的安全运行，必须采用有效措施把面向等离子体材料与热沉材料连接起来组成面向等离子体部件。

偏滤器的主要材料

由于聚变反应堆中的偏滤器是壁的部件，也是高能逃逸离子沉淀能量的主要区域，其表面热负荷比壁表面平均值高一个量级以上，此外，当等离子体破裂时，其能量将在毫米级的时间内倾注在壁的某些区域，包括孔栏和偏滤器。因此，偏滤器必须采用高热流密度材料。常用的高热流密度材料有铜合金，钼合金，铌合金以及钨，铍和石墨等。

超导托卡马克装置

一种利用磁约束和真空绝热来实现受控核聚变的环形容器。它使得磁约束位形的连续稳态运行成为现实。超导托卡马克被公认为是探索、解决未来稳态聚变反应堆工程及物理问题的Z有效的途径。可控热核聚变能研究的一项重大突破，是将超导技术成功地应用于产生托卡马克强磁场的线圈上。原苏联于上世纪70年代末建造的T-7装置是世界上个超导托卡马克装置，在库尔恰托夫原子能研究所运行了5年左右，虽然该装置仅开了12个小窗口，无法开展真正意义上的等离子体物理实验，但却将超导技术用于纵场磁体并调试成功，纵场励磁电流达4800A(对应等离子体中心磁场2.5T)。其重大意义在于在工程上验证了纵场磁体能够在这类磁容器上实现连续稳态运行。

EAST装置的主机部分高11米，直径8米，重400吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其实验运行需要有大规模低温氦制冷、大型高功率脉冲电源及其回路、大型超导体测试、大型计算机控制和数据采集处理、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热、大型超高真空、以及多种先进诊断测量等系统支撑。学科涉及面广，技术难度大，许多关键技术在国际上尚无经验借鉴。特别是EAST运行需要超大电流、磁场、超高温、超低温、超高真空等极限环境，从芯部上亿度高温到线圈中零下269度低温，给装置的设计、制造工艺和材料方面提出了超乎寻常的要求。

新闻来源:中国科学院合肥物质科学研究院、百度

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