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核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展
1
作者
吴玉程
盛学洋
+3 位作者
马冰
王珊
张一帆
刘家琴
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期807-823,共17页
可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一,是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前,可控热核聚变能的发展面临诸多挑战,偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件,其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行亟...
可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一,是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前,可控热核聚变能的发展面临诸多挑战,偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件,其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行亟需解决的关键问题之一。作为等离子体轰击最严重区域,偏滤器靶板经受着高能粒子流辐照和高热负荷冲击(10 MW·m^(-2)稳态负荷和20 MW·m^(-2)瞬态负荷),同时承担着磁约束聚变装置最主要的排热功能。因此,研发具有优异性能的靶板材料是推动核聚变能发展的关键一步。目前,金属铍、碳基材料以及钨基材料是主要的3种偏滤器靶板候选材料。基于国内外现有研究成果,论述了偏滤器靶板材料的选择与研究进展,对比分析了3种候选材料的优势以及存在的问题,以期为偏滤器靶板材料的选择、研发提供借鉴。
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关键词
核聚变能
金属铍
碳基材料
钨基材料
偏滤器靶板材料
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职称材料
偏滤器部件中W/Cu模块传热的数值模拟分析
2
作者
张小强
鲁碧为
+2 位作者
刘家琴
孙飞
吴玉程
《核聚变与等离子体物理》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期133-140,共8页
利用理论公式和CFX仿真分别对偏滤器部件中平板型W/Cu模块进行稳态热分析,获得了不同热流密度下W/Cu模块的温度场和应力场的变化。理论计算得到的对流传热系数约为52304W·(m^(2)·K)^(‒1),而用CFX仿真分析得到的为35168~52186W...
利用理论公式和CFX仿真分别对偏滤器部件中平板型W/Cu模块进行稳态热分析,获得了不同热流密度下W/Cu模块的温度场和应力场的变化。理论计算得到的对流传热系数约为52304W·(m^(2)·K)^(‒1),而用CFX仿真分析得到的为35168~52186W·(m^(2)·K)^(‒1)。此外,两种稳态热分析方式得到的W/Cu模块的温度场数值相近;在20MW·m^(‒2)热流密度下,W/Cu模块的温度场、应力场分析结果均超出了对应材料的许用范围,严重影响了偏滤器部件的稳定运行。
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关键词
偏滤器
W/Cu模块
稳态热分析
对流传热系数
有限元仿真
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职称材料
题名
核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展
1
作者
吴玉程
盛学洋
马冰
王珊
张一帆
刘家琴
机构
合肥工业大学
材料
科学与
工程
学院
合肥工业大学
合肥工业大学
合肥工业大学
出处
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期807-823,共17页
基金
国家重大研发计划磁约束核聚变重大专项(2022YFE03140000,2022YFE03140004,2019YFE03120002)
国家自然科学基金国际(地区)交流与合作重点项目(52020105014)
+1 种基金
国家自然科学基金面上资助项目(51474083,51672065)
国家“清洁能源新材料与技术”学科创新引智基地项目(B18018)。
文摘
可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一,是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前,可控热核聚变能的发展面临诸多挑战,偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件,其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行亟需解决的关键问题之一。作为等离子体轰击最严重区域,偏滤器靶板经受着高能粒子流辐照和高热负荷冲击(10 MW·m^(-2)稳态负荷和20 MW·m^(-2)瞬态负荷),同时承担着磁约束聚变装置最主要的排热功能。因此,研发具有优异性能的靶板材料是推动核聚变能发展的关键一步。目前,金属铍、碳基材料以及钨基材料是主要的3种偏滤器靶板候选材料。基于国内外现有研究成果,论述了偏滤器靶板材料的选择与研究进展,对比分析了3种候选材料的优势以及存在的问题,以期为偏滤器靶板材料的选择、研发提供借鉴。
关键词
核聚变能
金属铍
碳基材料
钨基材料
偏滤器靶板材料
Keywords
nuclear fusion energy
metal beryllium
carbon-based material
tungsten-based material
divertor target plate material
分类号
TG146 [金属学及工艺—金属材料]
TL631.24 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
偏滤器部件中W/Cu模块传热的数值模拟分析
2
作者
张小强
鲁碧为
刘家琴
孙飞
吴玉程
机构
合肥工业大学
材料
科学与
工程
学院
合肥中科重明科技有限公司
合肥工业大学工业与装备技术
研究
院
有色金属材料与加工国家地方联合工程研究中心
先进能源与环境
材料
国际科技合作基地
出处
《核聚变与等离子体物理》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期133-140,共8页
基金
国家重大研发计划磁约束核聚变重大专项(2022YFE03140001,2022YFE03140004,2019YFE03120002)
国家自然科学基金国际(地区)交流与合作重点项目(52020105014)
+1 种基金
国家自然科学基金面上资助项目(51474083,51672065)
国家“清洁能源新材料与技术”学科创新引智基地项目(B18018)。
文摘
利用理论公式和CFX仿真分别对偏滤器部件中平板型W/Cu模块进行稳态热分析,获得了不同热流密度下W/Cu模块的温度场和应力场的变化。理论计算得到的对流传热系数约为52304W·(m^(2)·K)^(‒1),而用CFX仿真分析得到的为35168~52186W·(m^(2)·K)^(‒1)。此外,两种稳态热分析方式得到的W/Cu模块的温度场数值相近;在20MW·m^(‒2)热流密度下,W/Cu模块的温度场、应力场分析结果均超出了对应材料的许用范围,严重影响了偏滤器部件的稳定运行。
关键词
偏滤器
W/Cu模块
稳态热分析
对流传热系数
有限元仿真
Keywords
Divertor
W/Cu module
Steady state-thermal analysis
Convective heat transfer coefficient
Finite element simulation
分类号
TL622 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展
吴玉程
盛学洋
马冰
王珊
张一帆
刘家琴
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
偏滤器部件中W/Cu模块传热的数值模拟分析
张小强
鲁碧为
刘家琴
孙飞
吴玉程
《核聚变与等离子体物理》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
已选择
0
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