中国聚变工程实验堆水冷包层钢构件流道成形控制研究

针对CFETR水冷包层流道钢构件热等静压制备时易变形压塌问题，利用单轴扩散焊设备开展了焊接工艺参数优化试验。在此基础上，重新设计了流道焊接界面位置和尺寸，用两步热等静压扩散焊法制备出了流道变形可控的平板型第一壁钢构件模块。优化试验表明，低活化钢试样的固相扩散焊温度需高于950℃，焊后经过760℃/60min回火热处理试样力学性能可以得到有效回复。     

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采用了两步热等静压法制备W/Cu 穿管部件,即先用热等静压(930℃,100MPa,2h)在钨块的孔内壁上覆一层无氧铜作为中间层,然后再用热等静压工艺(600℃,100MPa,2h)把W/Cu 复合块与CuCrZr 管串接起来。经过高热负荷辐照测试,部件经受住了1000 次10MW•m−2 高热负荷的辐照,满足使用要求。     

水冷陶瓷增殖包层第一壁电子束焊接的模拟分析

作为中国聚变工程试验堆(CFETR)的候选包层的水冷陶瓷增殖包层(WCCB)的结构材料为低活化铁素体/马氏体钢(LAFM),WCCB采用电子束焊接(EBW)技术实现连接。第一壁(FW)是WCCB的重要组成部分,在FW的EBW过程中,有多种焊接工艺可供选择。通过有限元模拟,比较了两种不同焊接工艺(第一种为每条焊缝的第一次焊接从FW的同一侧开始,第二种为每条焊缝的第一次焊接从前一次焊接完成的一侧开始)下WCCB的等效应力和变形情况。结果表明,第一种焊接工艺下的等效应力为1289MPa,第二种的等效应力为1286MPa。在焊缝表面上,第一种焊接工艺下沿焊缝的和垂直焊缝的变形量大于第二种下对应的变形量,这为FW焊接工艺的确定、工装设计等提供了有利依据。     

用于核聚变装置的W/Cu 穿管部件的制备与辐照性能研究

采用了两步热等静压法制备W/Cu 穿管部件,即先用热等静压(930℃,100MPa,2h)在钨块的孔内壁上覆一层无氧铜作为中间层,然后再用热等静压工艺(600℃,100MPa,2h)把W/Cu 复合块与CuCrZr 管串接起来。经过高热负荷辐照测试,部件经受住了1000 次10MW•m⁻² 高热负荷的辐照,满足使用要求。     

ITER偏滤器钨/铜穿管模块的高热负荷测试及事后分析

对ITER偏滤器钨/铜穿管模块进行了高热负荷测试。测试结果表明,所有的模块都成功承受住了热负荷测试并满足了IO的要求。在高热负荷测试后,对模块进行了事后分析。发现了钨的纵向开裂和Cu/CuCrZr界面的开焊现象。断口的SEM图像表明,钨的开裂方式为脆性的沿晶开裂。通过金相学分析,发现了钨的再结晶现象和钨表面的再结晶深度。还通过有限元分析软件模拟得到了模块的温度分布,并且与实验观察的再结晶现象能够很好的对应。     

适用于聚变装置偏滤器部件的高热负荷测试平台真空腔体系统设计

对托卡马克聚变装置偏滤器的高热负荷测试平台真空腔体系统进行了结构设计,其中包括真空室、 真空抽气系统、部件调节机构、小型水冷系统和电子枪操作平台,利用 Ansys 对真空室主体结构的合理性和可靠 性进行了验证。模拟结果表明：真空室外壁温度不超过 50℃,真空室及其支撑上的最大应力分别为 134.49MPa 和 48.76MPa,满足许用应力 3S_m 值 620MPa 的要求。