CN101567225A - 具有网格结构的钨涂层第一壁部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有网格结构的钨涂层第一壁部件，其特征在于：第一壁部件的热沉内部具有冷却管道，其面对等离子体一面刻有网格状槽，其表面喷涂有钨涂层，钨涂层作为面对等离子体材料。本发明可减小钨-铜(或钨-低活化钢)第一壁部件的热应力，同时在钨涂层失效时防止裂纹的扩展，将失效限制在单元格子的范围内。该钨涂层第一壁部件能承受大热流冲击，工艺简单、可靠，可用于长脉冲、大功率的核聚变装置中。

Description

具有网格结构的钨涂层第一壁部件
技术领域
本发明涉及核聚变反应堆第一壁部件，具体内容是将第一壁的铜或低活化钢基体划分为网格结构的单元再在其表面真空等离子体喷涂钨涂层。
背景技术
在核聚变装置中，钨(W)由于具有高熔点、较低的溅射率、较高的溅射能量阈值、不与氢同位素反应等优点而被认为是最适合的第一壁材料。在国际热核聚变试验堆ITER的氘-氚反应运行阶段，钨将是第一壁与启动限制器的首选材料。
钨与基体的连接工艺包括浇铸(Casting)、钎焊(Brazing)、热等静压(Hot IsostaticPressing，HIP)、物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、等离子体喷涂(Plasma Spraying，PS)等。其中，真空等离子体喷涂(Vacuum Plasma Spraying，VPS)技术克服了钨材料难以加工的特点，提供了高热流密度(7～10MW/m2)下钨与基体材料的可靠连接，而且制备工艺简单，是聚变装置第一壁部件可选的制备方法。
由于钨、铜两种材料的热容、膨胀系数及杨氏模量等参数有很大差异，且聚变装置内部第一壁部件承受的热负荷极大，钨涂层经过高密度等离子体轰击后可能出现裂纹。同时，喷涂工艺本身的缺点造成涂层中出现孔隙，氢同位素滞留于孔隙会导致涂层的起皮、起皮。这些都是钨涂层第一壁材料可能的失效形式。当前的钨-铜或(钨-低活化钢)第一壁部件通常将钨材料直接喷涂于大块热沉上，出现局部裂纹后极有可能扩展到涂层的其他位置，造成大面积涂层的失效，这对于聚变堆稳态运行是极为不利的。
发明内容
本发明提供一种具有网格结构的钨涂层第一壁部件，该钨涂层第一壁部件能承受大热流冲击，可用于长脉冲、大功率的聚变装置中。
本发明技术方案如下：
具有网格结构的钨涂层第一壁部件，其特征在于：第一壁部件的热沉内部具有冷却管道，其面对等离子体一面刻有网格状槽，其表面喷涂有钨涂层，钨涂层作为面对等离子体材料。
所述的第一壁部件的热沉材质为铜合金或低活化钢。
所述的槽的剖面形状为V型槽或梯形槽，梯形槽或V型槽侧面与热沉表面、梯形槽侧面与槽底面相交处、V型槽底部均采用圆弧过度。
本发明采用真空等离子体喷涂的方式在热沉表面喷涂厚钨涂层，钨涂层的厚度为1mm～2mm。
网格状槽，将热沉表面分割成多个独立单元；槽的剖面形状为V型或U形，使其侧壁面与聚变装置磁力线成小角度。
热沉表面形貌表现为网格状，凹槽处平滑过度，没有明显的棱边与棱角。
在第一壁部件基体刻上特殊设计的槽将钨材料喷涂于其表面，使第一壁部件表面自然形成独立的网格状小单元。该设计将失效限制在一定的范围内，使局部的失效不影响整块热沉的使用，同时也大大降低了涂层表面的热应力。槽侧壁与聚变装置磁力线成较小角度，防止等离子体沿着磁力线直接轰击。槽与壁表面过渡线条都使用圆弧过渡，缓解部件应力集中效应。
本发明工艺简单、可靠，可用于长脉冲、大功率的聚变装置中。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图，本发明包括第一壁热沉板1、网格结构槽2、钨涂层3、冷却管道4，其中网格状U或V形槽2刻于第一壁热沉板1表面。网格状U或V形槽2的宽度、深度以及间距可根据热流密度及冷却能力进行调整。冷却管道4的直径与走向可以根据热沉大小及其在聚变装置中的位置进行调整。
网格状U或V形槽2刻好以后，将热沉整体进行真空等离子体喷涂，使钨涂层3紧密结合在第一壁热沉板1上。

Claims (3)

1、具有网格结构的钨涂层第一壁部件，其特征在于：第一壁部件的热沉内部具有冷却管道，其面对等离子体一面刻有网格状槽，其表面喷涂有钨涂层，钨涂层作为面对等离子体材料。
2、根据权利要求1所述的具有网格结构的钨涂层第一壁部件，其特征在于：所述的第一壁部件的热沉材质为铜合金或低活化钢。
3、根据权利要求1所述的具有网格结构的钨涂层第一壁部件，其特征在于：所述的槽的剖面形状为V型槽或U形槽，U形槽或V型槽侧面与热沉表面、U形槽侧面与槽底面相交处、V型槽底部均采用圆弧过度。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101845578A (zh) * 2010-05-15 2010-09-29 徐州工程学院 掺杂钨基复合材料第一壁部件及其制备方法
CN102443768A (zh) * 2011-12-04 2012-05-09 西北有色金属研究院 一种钨涂层ods铁素体钢第一壁部件的制造方法
CN102564831A (zh) * 2011-12-07 2012-07-11 中国科学院等离子体物理研究所 用于核聚变实验装置的第一壁部件上可拆卸分析的嵌入式样品装夹方法
CN104726728A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 核工业西南物理研究院 一种放电等离子烧结技术制备铍钒合金的方法
CN105989902A (zh) * 2015-12-23 2016-10-05 中国科学院等离子体物理研究所 一种用于核聚变装置城堡形部件结构研究的样品设计方法
CN109637678A (zh) * 2019-02-18 2019-04-16 中国人民解放军国防科技大学 基于石墨烯导热的双重冷却聚变堆第一壁部件
CN111876740A (zh) * 2020-08-06 2020-11-03 合肥工业大学 一种在低活化钢表面制备抗辐照钨/铜涂层的方法
CN112030125A (zh) * 2020-08-26 2020-12-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种ods金属薄膜材料的制备方法
CN112927822A (zh) * 2019-12-05 2021-06-08 核工业西南物理研究院 一种用于聚变反应堆的具有阻氚功能的第一壁及制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100367414C (zh) * 2005-10-27 2008-02-06 中国科学院等离子体物理研究所 喷涂有厚钨涂层的第一壁部件或铜合金热沉及其制作方法
CN100336135C (zh) * 2005-10-27 2007-09-05 中国科学院等离子体物理研究所 喷涂有厚钨涂层的第一壁部件或低活化钢热沉材料及其制作方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101845578A (zh) * 2010-05-15 2010-09-29 徐州工程学院 掺杂钨基复合材料第一壁部件及其制备方法
CN102443768A (zh) * 2011-12-04 2012-05-09 西北有色金属研究院 一种钨涂层ods铁素体钢第一壁部件的制造方法
CN102443768B (zh) * 2011-12-04 2013-07-31 西北有色金属研究院 一种钨涂层ods铁素体钢第一壁部件的制造方法
CN102564831A (zh) * 2011-12-07 2012-07-11 中国科学院等离子体物理研究所 用于核聚变实验装置的第一壁部件上可拆卸分析的嵌入式样品装夹方法
CN104726728A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 核工业西南物理研究院 一种放电等离子烧结技术制备铍钒合金的方法
CN105989902A (zh) * 2015-12-23 2016-10-05 中国科学院等离子体物理研究所 一种用于核聚变装置城堡形部件结构研究的样品设计方法
CN105989902B (zh) * 2015-12-23 2018-11-13 中国科学院等离子体物理研究所 一种用于核聚变装置城堡形部件结构研究的样品设计方法
CN109637678A (zh) * 2019-02-18 2019-04-16 中国人民解放军国防科技大学 基于石墨烯导热的双重冷却聚变堆第一壁部件
CN109637678B (zh) * 2019-02-18 2024-01-02 中国人民解放军国防科技大学 基于石墨烯导热的双重冷却聚变堆第一壁部件
CN112927822A (zh) * 2019-12-05 2021-06-08 核工业西南物理研究院 一种用于聚变反应堆的具有阻氚功能的第一壁及制备方法
CN111876740A (zh) * 2020-08-06 2020-11-03 合肥工业大学 一种在低活化钢表面制备抗辐照钨/铜涂层的方法
CN112030125A (zh) * 2020-08-26 2020-12-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种ods金属薄膜材料的制备方法

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