石墨模具在聚變裝置中的研究發(fā)展

   此外，正在研究使用具有該Z值的鎢(W)的可能性，因?yàn)槠鋭冸x速率低，但是W的可加工性不好，并且其重量重。因此，石墨模具 material因其優(yōu)異的熱機(jī)械特性而得到應(yīng)用，真空等等離子體方法中襯W的壁材料也在開(kāi)發(fā)中。  

(1)為新ITER研制反推裝置。

在新型大型裝置的反推力裝置中，由于顆粒載荷的苛刻和熱載荷的爆炸，為了具有良好的高熱載荷效率，墻體磚材料采用冶金燒結(jié)結(jié)合冷卻管/熱水箱。圖3-90顯示了新裝置(TER)推力換向器試驗(yàn)體的照片。作為磚材料，從提高抗升華性和抗熱震性的觀點(diǎn)出發(fā)，開(kāi)發(fā)了具有良好導(dǎo)熱性的一維C/C復(fù)合材料。但是，由于纖維的垂直強(qiáng)度極低，最近的磚材料已經(jīng)開(kāi)發(fā)出導(dǎo)熱系數(shù)為500 W/(m·k)的三維C/C復(fù)合材料。另外，銀覆蓋的焊條主要用作焊接材料，但是為了避免銀和鎘之間的核轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的雜質(zhì)擴(kuò)散到爐中，也使用Cu-Mn覆蓋的焊條。同時(shí)，該磚材料還采用高導(dǎo)熱C/C復(fù)合材料和Cu-Fe-Mo層狀結(jié)構(gòu)的粘結(jié)材料。或者采用鈦箔的活性金屬法，對(duì)各種材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以達(dá)到堅(jiān)固性。

(2)石墨制品被用作主要的核聚變裝置。新的大型螺旋裝置(LHD)正在建造中，其內(nèi)壁將由各向同性石墨模具材料制成。圖3-89顯示了主核聚變裝置的壁材料。CHS(CompactHelical System)磚是由高導(dǎo)熱率的C/C復(fù)合材料制成的大型三維制品(鞍型)。  

(3)大型托卡馬克裝置(JT-60U)。對(duì)于日本原子能研究所正在研究的臨界等離子體裝置JT-60U，推力反向器的等離子體壁材料采用石墨模具 material或C/C復(fù)合材料磚。作為反推力裝置的壁面材料，采用了研制的高導(dǎo)熱率、抗熱震性好的碳纖維布C/C復(fù)合材料。此外，各向同性石墨用于熱負(fù)荷相對(duì)較小的第一壁。圖3-87顯示了推力換向器的剖視圖。在等離子體壁材料中，特別是推力反向器在控制和維持燃燒條件或排出等離子體中的雜質(zhì)方面起著重要的作用。同時(shí)，必須排出高熱負(fù)荷。因此，1997年2月至5月，對(duì)裝有排氣裝置的W型反推裝置進(jìn)行了改造。此外，主要的托卡馬克裝置(JET、ASDEX-U、D ⅲ-D等。)也進(jìn)行了改造，包括推力反向器和排氣系統(tǒng)的優(yōu)化。