材料与部件研发组

负责EAST内部材料和部件研发及其维护,包括钨/铜部件,涂层石墨瓦,壁测温系统;WEST和ITER的钨/铜部件研发;CFETR偏滤器和包层部件的预研;新材料研发和材料辐照效应研究;氢同位素与材料的相互作用以及实验室特色等离子体平台建设等。

◆ 世界首次全钨水冷偏滤器部件批量制造


EAST钨铜偏滤器 – 2010年与安泰科技股份有限公司和西安交通大学开展合作,2014年4月完成了EAST上偏滤器钨铜部件的加工制造和安装。迄今成功承受住多轮高参数长脉冲放电考验,对ITER钨偏滤器关键工程技术进行了初步验证。

◆ 钨铜高热负荷部件设计与制造

◆ CFETR水冷包层模块关键制造技术开发

◆ 实验平台研发(设计制造世界最大直线等离子体装置)

实验室特色等离子体平台 – 等离子体驱动渗透设备和高密度螺旋波等离子体源等(正在设计世界最大型直线等离子体装置),利用其开展聚变堆材料、空间推进、等离子体应用等方面的研究

◆ 氢同位素在聚变堆材料中渗透滞留行为

聚变堆燃料循环的关键问题 – 通过热脱附谱、气体/等离子体驱动渗透等实验,结合第一性原理、分子动力学、速率理论等多尺度计算模拟,开展氢同位素与材料相互作用研究

◆ 面向未来实验堆和示范堆的新材料研发

聚变堆新材料 — 钨纤维增韧钨基复合材料、原位氧化α-氧化铝 阻氚涂层、核-壳结构锂陶瓷等新材料研发工作。

等离子体创新应用组

面向国家重大战略需求,依托研究室的先进等离子体源以及高热负荷壁材料技术,探索在深空探测和近地空间的等离子体推进等创新应用。

◆ 可变比冲磁等离子体火箭

可变比冲磁等离子体火箭 – 面向载人深空探测任务的超大功率等离子体推进系统,起源于磁约束核聚变研究,由螺旋波等离子体源、离子回旋共振加热和磁喷嘴加速三部分构成,可实现大推力、小比冲和小推力、大比冲两种模式自由切换,无电极烧蚀问题,寿命长、效率高、功率容量大,是理想的星际电推进方案。

包层设计与核安全组

负责氚增殖包层设计和核安全分析的模拟和实验研究,重点针对CFETR的水冷包层概念,开展中子物理学计算,结构设计和热工水力评估,氚循环和核安全分析。

◆ CFETR水冷包层 – 结构设计&系统安全评估

设计了聚变堆水冷包层模块,用于实现聚变堆的氚燃料自持,辐射屏蔽以及聚变能转化为热能的功能。

◆ 聚变堆包层 – 中子物理学研究

基于蒙特卡罗中子输运理论进行中子物理学研究,模拟计算了聚变堆各部件的中子通量场分布,评估了包层的辐射安全和材料活化。

◆ CFETR水冷包层 – 球床热 – 机械分析&氚输运研究

搭建了球床系统研究平台,开展球床的热-机械模拟与实验研究,评估氚增殖剂球床的热机械性能,并进行了包层中氚输运的模拟,获得了氚在包层中的浓度分布。

◆ CFETR水冷包层 – 热工水力研究&氢气爆炸实验

使用自主开发的 3D-1D-3D 程序进行包层径向布置优化,并进行了包层的三维热工水力分析与实验。搭建了氢爆实验平台,开展了有障碍物下氢气爆炸的实验与模拟研究。

壁诊断与边界研究组

负责EAST材料平台实验和维护工作;依托EAST开展等离子体与壁材料相互作用(PSI)的物理实验和模拟(重杂质光谱,LIBS/LIAS;偏滤器物理,SOLPS/PFCFLUX等模拟)以及实验室平台研究工作。

◆ 偏滤器光谱诊断

 

偏滤器多道可见光谱系统 – 监测偏滤器多种粒子的光谱信号,开展偏滤器杂质产生及其控制研究。

◆ 辐射偏滤器充气实验

辐射偏滤器充气系统 – 通过主动向偏滤器区域或中平面注入Ar、Ne、D 2 等气体,通过电离和电荷交换等过程减小到达偏滤器靶板的粒子流和热流。

◆ 边界等离子体模拟

SOLPS模拟 – 利用大型边界模拟软件SOLPS对托卡马克边界等离子体的分布和演化进行模拟,通过与实验结果的对比开展相应的优化设计并对未来的实验进行预测。

◆ 第一壁热流估计

◆ 等离子体剖面模拟

利用3D流体程序EMC3-EIRENE模拟Tokamak和直线装置的等离子体剖面。

◆ 聚变界托卡马克上最大型材料实验平台

MAPES平台 – 结合模拟软件,开展材料与等离子体相互作用的实验研究,如材料样品辐照、表面改性、滞留渗透、溅射沉积等性质的研究。