春季HT-7实验活动限制器表面温度及热负荷分布总结

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1、2007春季HT-7实验活动限制器表面温度及热负荷分布总结李强杨钟时罗广南试验提案及预期的结果试验内容和方法将铜基钨瓦活动限制器从HT-7的SOL区域（r>270mm）往等离子体边缘（a=270mm）移动、然后直接与等离子体接触并成为主限制器（r<270mm）。限制器可插入深度受到材料安全因素的影响，应保证铜基体温度低于600℃（高温钎焊接头温度限制！）和钨表面温度低于1050℃（铜基体熔化的风险！）。利用呈十字分布的不同插入深度的两组各三根K型热偶测量基体温度分布，同时利用红外成像仪测量钨瓦表面温度面分布。然后应用三

2、维建模的ANSYS软件进行模拟计算，可以获得正侧各面的分布热流。实验结束后，取样进行材料分析。预期的结果热负荷分布与插入深度和各种等离子体参数的关系托卡马克等离子体轰击对W涂层Cu基体部件的影响9/15/20211SummaryofHT-72007springcampaign限制器的位置及温度诊断方法限制器通过传动装置可以插入到距等离子体中心250mm的位置（固定限制器的位置a=270mm）诊断IR-camera监测限制器表面的温度十字分布的热电偶测量限制器的内部温度光纤光谱仪及其他诊断HFSLFSR270min~25

3、5MovablelimiterPositionofthefixedlimiterExternalVVInternalVVCo-axialcoolingpipingPortforIRcamera9/15/20212SummaryofHT-72007springcampaign欧姆放电下限制器在不同位置的电子侧和离子侧以及中间部位的最高温度活动限制器从HT-7的SOL区域（r>270mm）往等离子体边缘（a=270mm）移动、然后直接与等离子体接触并成为主限制器（r<270mm）。实验中共采用了以下位置逐步插入限制器：2

4、80，275，270，265，260mm。当插入到离等离子体中心位置为260mm的时候，限制器表面温度已达到800℃左右。可能是材料的失效导致了限制器表面的温度升高过快。9/15/20213SummaryofHT-72007springcampaign辐照活动限制器的欧姆放电等离子体参数Ip~150kA，ne~1.5,@a=28.5,28.0,27.5,27.0,26.5,26.0cm9/15/20214SummaryofHT-72007springcampaign热流密度的估算ANSYS模拟计算结果ANSYS模拟计算

5、出限制器表面的热流密度略大于20ＭＷ／m2。由于材料的失效导致表面的温度过高，因而计算的热流也较大。ANSYS模拟的表面热负荷20MW/m2时间1s时限制器的表面温度9/15/20215SummaryofHT-72007springcampaign06年春季试验欧姆放电下限制器表面的温度变化Maximumtemperaturesation-side,e-side,andmiddleposition(summaryof11Ohmicshots)9/15/20216SummaryofHT-72007springcampa

6、ignLHCD放电下限制器在不同位置的电子侧和离子侧以及中间部位的最高温度在LHCD中，等离子体的基本参数如下：IP~150kA，ne~1.3e19m-3,LHCD~320kW实验中共采用了以下位置逐步降低限制器：280，277，275，272，270，268，265mm9/15/20217SummaryofHT-72007springcampaign低杂波放电等离子体参数Ip~150kA，ne~1.3,PLHCD~320kW@a=28.0,27.7,27.5,27.2,27.0,26.8cm9/15/20218Su

7、mmaryofHT-72007springcampaign91398#不同时刻限制器表面温度分布0ms200ms400ms600ms800ms1000ms1200ms1600ms2000ms3000ms4000ms5000ms9/15/20219SummaryofHT-72007springcampaign等离子体冲击后的限制器表面形貌照片电子侧和离子侧钨的涂层都产生了裂纹，其中电子侧龟裂较为严重，有钨层脱落。电子侧钨涂层表面发现烧熔的现象，可能是部分脱落的钨层直接与等离子体作用发生了烧熔，也可能是与钨层连接的铜热沉发

8、生了熔融现象，溶液通过钨层裂纹渗出9/15/202110SummaryofHT-72007springcampaign总结及下一步试验的改进方案本论试验活动限制器钨涂层采用了进口钨粉进行喷涂，氧含量和杂质含量大大降低。但是喷涂工艺还不够成熟，涂层与铜基体的结合强度不高，导致材料在接受等离子体冲击时发生了开裂、脱落等严重的失效现象下