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2019年 第39卷 第4期    刊出日期：2019-12-15

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等离子体物理学

经典漂移对EAST钨杂质产生和输运特性影响的模拟研究

刘洪涛，王福琼*，钟方川

2019, 39(4):  289-295.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904001

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本文采用蒙特卡罗杂质输运程序DIVIMP，针对先进实验超导托卡马克(EAST)的上单零位形放电，模拟研究了不同漂移情况下(无漂移、离子BíB漂移向下/上)的钨杂质产生和输运特性。结果表明，经典漂移显著影响了钨杂质自偏滤器靶板的溅射通量及其在上游区域的含量。

HL-2M装置低混杂波电流驱动系统高精度数字温度测量仪的研制

陈娅莉，卢 波*，白兴宇，曾 浩， 梁 军，王洁琼，王 超，饶 军

2019, 39(4):  296-300.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904002

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为HL-2M低混杂波电流驱动系统研制了16路J型数字校准热电偶测温仪，可实现16通道温度测量，测温范围为0~250°C，测量范围内误差绝对值小于1°C，具有本地高清液晶显示温度值和电脑远程温度采集功能。该测温仪已成功用于HL-2M低混杂波加热系统的调试实验，对不同输出功率条件下高功率速调管输出腔温度进行了测量，保证了速调管运行的安全性。

核聚变工程技术

水冷陶瓷增殖剂包层氚输运分析

张 兵1, 2，赵雪丽1, 2，马学斌3, 4，刘松林1

2019, 39(4):  301-308.  DOI: 10.16568/j.0254?6086.201904003

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基于2015版本中国聚变工程实验堆(CFETR)水冷陶瓷增殖剂(WCCB)包层模块设计特点，建立详细的氚输运分析模型，对不同包层模块(包括不同的增殖区)、载氚气回路、冷却剂回路和蒸汽发生器中的氚输运进行分析。结果表明不同包层模块氚的浓度、渗透量、滞留量均不同，全堆所有包层模块增殖区中氚的滞留量为6.62×10^-2g，结构材料中氚滞留量为2.01g，载氚气和冷却剂回路中氚滞留量分别为4.03×10^-4g和0.19g，氚通过蒸汽发生器的渗透量为20mg×y^-1，冷却剂回路中氚渗透到管道外的量为0.1mg×y^-1。

聚变堆液态包层增殖区铅锂与氦气多流场耦合换热特性研究

汪卫华1, 2，程德胜2，邓海飞2，王晓宇3，储德林1，刘 胜1

2019, 39(4):  309-316.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904004

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采用三维计算流体动力学(CFD)方法对聚变堆液态包层增殖区高温液态铅锂与结构内高压氦气耦合换热进行数值模拟。建立了充放式高压氦气回路和换热实验段，开展了包层典型工况下液态铅锂与氦气多流场耦合换热对比实验验证。研究了氦气压力和增殖区铅锂入口温度、核热功率密度变化时的流动与传热特性及其影响规律，获得了氦气与RAFM钢壁面、液态铅锂与RAFM钢壁面之间的换热系数和换热关联式，为液态包层的设计研发提供了参考依据。

HL-2M偏滤器冷却回路流致振动研究

张 龙，卢 勇，蔡立君*，刘雨祥，袁应龙，刘 健，赖春林

2019, 39(4):  317-323.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904005

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基于ANSYS/CFX软件，用双向流-固耦合方法评估不同流速和不同金属软管下HL-2M偏滤器冷却回路的流致振动效应。评估表明：金属软管的等效弹性模量是影响管路振动响应的主要参数，当流体平均流速控制在2~10m·s^-1时，响应较小。管路主要变形区域最大发生概率出现在U型管和金属软管处。因此，尽可能选择等效弹性模量E≥1010Pa的金属软管，建议在U型管和软管区域增加防振加固支撑设计以确保安全。

HL-2M装置雪花减偏滤器热疲劳分析

沈俊田1, 2，袁应龙2，姚列明1，张 旺1, 2，陈雅静1, 2，周明涛1, 2，文 豪1, 2，吴 静*1

2019, 39(4):  324-330. 

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利用SOLPS软件，采用有限元数值计算方法，模拟计算了HL-2M装置雪花减偏滤器靶板上热负载分布，分析了偏滤器温度及热应力分布，并使用ITER内部器件设计评判标准对HL-2M偏滤器结构进行热疲劳寿命的评估。结果表明，在低周循环下靶板大部分区域不会经历严重的塑性疲劳，但距离外侧抽气口4mm位置拱顶区域循环寿命约为1963次。模拟结果对HL-2M装置偏滤器设计具有一定参考意义。

HL-2M偏滤器CFC/CuCrZr靶板的非晶钎焊工艺研究

王建豹1，练友运1，封 范1，陈 哲1，谭 扬1，王 金1，刘 翔1，王英敏2

2019, 39(4):  331-337.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904007

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在采用商用的STEMET-1101非晶钎料、温度为710~750°C的真空钎焊下，对CFC/OFC(氯氟烃/无氧铜)复合块与CuCrZr(铬锆铜)的钎焊进行了研究。首先，通过X-射线衍射(XRD)和差式扫描量热分析对钎料的结构和熔化行为进行了表征；然后，通过光学显微镜、电子探针微分析和拉伸试验等方法对焊缝的组织形貌、元素成分分布、相结构和力学性能进行了分析；最后，通过高热负荷装置对CFC/OFC/CuCrZr钎焊模块的热疲劳性能进行测试。结果表明，在710~750°C钎焊温度内焊缝由Cu固溶体、(Cu, Ni)3P和Ni(Cu ,Cr)2P金属间化合物组成，焊缝平整无裂纹；特别是在750°C/15min情况下，抑制了焊缝金属间化合物的连续分布，OFC/CuCrZr的焊接强度大于OFC的抗拉强度，CuCrZr/CuCrZr的结合强度为210MPa，并呈现部分韧性断裂。在750°C/15min情况下制备的CFC/Cu/CuCrZr模块可以承受1000次7MW·m^-2的循环热负荷。

CFETR 1/32真空室机加工件的激光测量研究

吉海标1, 2，刘志宏*1，吴杰峰1, 3，马建国1，范小松1，顾永奇1

2019, 39(4):  338-342.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904008

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在1/32真空室部件后期机加工时，采用激光跟踪仪对工件进行测量，从而解决了其在机床平台上定位基准的问题。在工件安放在机床平台后，首先通过测量拟合出工件的设计坐标系，确定其装配基准点；其次在工件外部加工出具备XY、YZ、XZ三正交平面特征的辅助标准块，建立机床坐标系；然后使用激光跟踪仪同时测量工件和辅助标准块，确定工件与辅助标准块的相对位置关系；最后机床以辅助标准块作为定位基准来完成工件的加工。使用该方法已完成两个1/32真空室部件的加工，并且加工精度在公差要求范围之内，验证了该方法的合理性和可操作性。

CFETR 杜瓦冷屏初步设计与热分析

王开松1，白玉成1，葛 剑2

2019, 39(4):  343-347.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904009

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选择304LN 不锈钢作为冷屏的制作材料，将杜瓦冷屏分为16 个扇区，每个扇区由20 个子部分组成，在每一个子部分上布置相应的冷却管。选择液氦作为冷却剂。为检验杜瓦冷屏结构是否符合设计要求，分析了杜瓦冷屏的传热方式以及冷却原理，利用FLUENT 软件对设计的冷屏结构进行了热分析，得到了杜瓦冷屏面板的温度分布情况以及冷却管道进出口压力差。结果表明，杜瓦冷屏面板温度和冷却管道进出口压力差在合理范围内，验证了冷却管道布局的合理性，为后续杜瓦冷屏的设计提供了重要参考。

ITER 聚变装置内部线圈导体高纯铜管机械性能研究

刘小川1, 2，廖国俊3，朱 超3，武 玉1，秦经刚1，邹红飞2，刘 生4

2019, 39(4):  348-351.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904010

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对ITER 装置内部线圈(IVC)中，管内矿物绝缘导体(SSMIC)中的无氧铜管在常温、高温下的机械性能进行了研究。结果显示高纯铜的机械性能满足设计要求，抗拉强度和屈服强度在常温、高温下均有提高。此结果为ITER 内部线圈导体的设计与性能分析提供了数据参考。

氦气实验回路HeCEL-3 概念设计的初步系统分析

王小勇，王晓宇，叶兴福，赵政宁，刘 洁，颜永江

2019, 39(4):  352-358.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904011

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利用大型系统与安全分析软件APROS 对氦冷实验回路(HeCEL-3)进行了包括稳态和瞬态的工况分析，不仅给出了回路设备参数的选取参考值、回路热工参数的分布，而且给出了回路瞬态运行的主要参数变化，为回路的设计和进一步设备调研提供了数据参考。同时，其分析过程和结果对中国聚变工程实验堆(CFETR)和未来聚变堆冷却回路的设计也有一定的借鉴意义。

超声显微检测方法对产氚包层焊缝的适用性研究

王学芹，王晓宇*，廖洪彬，武兴华，秦 超

2019, 39(4):  359-364.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904012

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针对产氚包层中盖板流道封焊的结构设计与特点，开展了超声显微检测方法研究，确定了超声显微检测参数及该方法的适用性问题。以盖板流道封焊为研究对象，选择JSR DPR500 超声显微检测系统进行检测参数研究，分析了超声显微检测中探头参数及声束聚焦的特点；采用不同参数探头及水层厚度，提高了检测灵敏度，并解决了盖板流道封焊中小缺陷不易检出的难题。

等离子体装置中粉尘问题研究进展

姚伟志，王劲川，邓 立，陈长安，高 博*

2019, 39(4):  362-372.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904013

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等离子体装置中，带电粒子与壁材料相互作用会导致粉尘的产生。综述了主要等离子体装置中粉尘问题的实验研究现状，对主要装置中使用的诊断方法和所得到的实验结果进行了评述。提出了等离子体装置粉尘研究中存在的问题以及未来研究的方向。

等离子体应用

大气压双频氦气放电等离子体特性的数值研究

王一男，孟晓东，李帅星，金 莹，王 莉，张艳华，石凤燕

2019, 39(4):  373-378.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201904014

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用一维流体模型研究了大气压双频氦气放电等离子体的特性。数值模拟的结果表明，在单、双频放电中，随着应用电压的增加，电子密度和放电电流都增加。相对于单频放电，双频放电中低频源的耦合效应使得放电中的电流以及电子密度降低。随着低频源电压峰值的增加，电子密度降低，离子通量，电子损失能量以及电子吸收能量均降低；但电子温度和电势随着低频源电压峰值的增加而增加。在相同低频源电压下，随着高频源电压的增加离子流非线性增加。

《核聚变与等离子体物理》2019 年第39 卷总目次

2019, 39(4):  379-384. 

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