当期目录

2020年 第40卷 第2期    刊出日期：2020-06-15

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等离子体物理学

用于 EAST 上低杂波平行波数测量的磁探针设计与测试

王云飞1，2，李妙辉1，丁伯江*1， Baek S G3， Bonoli P T3，Shinya T3，王 茂1，赵连敏1，刘 亮1，李永春4，吴陈斌1，2

2020, 40(2):  97-103.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002001

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针对EAST上2.45GHz低杂波，完成了低杂波平行波数测量磁探针的设计、仿真与测试。利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics 5.2对磁探针尺寸进行仿真优化，确定了单匝环、矩形缝以及陶瓷片厚度等影响磁探针耦合性能的关键尺寸。测试结果表明，该磁探针对2.45GHz低杂波有良好的耦合性能和鉴别波极化的能力，与仿真结果一致。研究结果为EAST装置上低杂波平行波数测量诊断系统的建立提供重要的参考依据，从而为进一步开展高密度低杂波电流驱动实验研究提供必要的实验数据。

HL-2A充气弹丸注入初步实验结果

徐红兵1，曹 曾1，陈程远1，朱根良1，蔡 潇1，刘 亮1，李永高1，杨曾辰1，钟云柯1，张占文2，刘德权1

2020, 40(2):  104-108.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002002

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介绍了充气夹心弹丸的基本结构、制作工艺和充气弹丸注入器的基本构成以及在HL-2A等离子体中注入的初步实验结果。实验中采用以聚苯乙烯为主的空心微球为载体，直径~0.76mm，壳体厚度~20μm，充满~1.5MPa的氘气的充气弹丸。实验结果表明，充气弹丸注入速度~200m•s^-1，注入深度~12cm，加料效率~60%。

常规导体托卡马克聚变核科学装置的堆芯参数研究

王 俊1，王晓宇1，张国书2

2020, 40(2):  109-116.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002003

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采用自主研发的零维系统程序ZERO-CODE，对基于铜线圈托卡马克概念的聚变装置开展了堆芯关键参数的设计。根据中子峰值壁面负载及相关物理、工程要求，确定了一组具有最优造价的堆芯参数。

聚变等离子体中杂质离子对尘埃颗粒电势的影响

唐义甲，赵晓云，王春晓

2020, 40(2):  117-123.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002004

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用粒子轨道理论研究了多电荷正离子对聚变等离子体中尘埃颗粒充电过程以及充电平衡时表面电势的影响。模拟结果表明，在氢等离子体中，多电荷正离子的浓度越大、电荷数越多以及离子质量数越大，都将使得尘埃颗粒在充电过程中迅速携带较多的负电荷，且充电平衡时具有更大的负电性。此外，充电平衡时，尘埃颗粒表面电势与氢等离子体中另一种多电荷正离子的浓度呈负线性相关，多电荷正离子对随氢离子温度变化的尘埃颗粒表面势的极值也产生影响。

核聚变工程技术

高功率速调管双管功率合成可行性与技术方案研究

陈娅莉，卢 波*，白兴宇，曾 浩，梁 军，王洁琼，王 超

2020, 40(2):  124-128.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002005

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对由两支500kW高功率速调管功率合成得到1MW长脉冲低混杂波(LHCD)微波源的可行性进行了分析，并设计了双管功率合成的方案。在HL-2A装置低杂波实验平台上，利用兆瓦级功率合成器，结合相位反馈技术，对两支高功率速调管、四路250kW进行相干微波功率合成，从而得到1MW LHCD微波。经过可行性分析得到，双管相位偏离15^o时合成效率下降约1.8%，幅度偏差10%时合成效率下降约0.1%。由此可得到双管功率合成技术的具体实施方案。

液态锡对低活化马氏体/铁素体钢CLF-1的腐蚀行为研究

贺平逆1, 2，韦建军3，王志君4，张 坤1，芶富均*1

2020, 40(2):  129-134.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002006

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采用背散射电子扫描显微镜、电子衍射能谱和X射线衍射等分析方法，研究了浸泡在300~700℃的液态锡(Sn)中24h后的低活化马氏体/铁素体钢CLF-1的腐蚀行为。研究结果表明，在所有测试温度下液态锡对CLF-1钢表面均有不同程度的腐蚀，主要腐蚀机制为化合溶解腐蚀。铬(Cr)以单质形式溶解沉淀，液态锡与铁在CLF-1钢表面反应生成由铁锡化合物构成的腐蚀层。当温度低于500℃时，腐蚀层厚度近似为一常量，约8μm，化学成分为FeSn₂。当温度高于500℃时，腐蚀层厚度随温度线性增加，腐蚀层呈双层结构，分别为CLF-1边界处的FeSn层和覆盖在其表面的FeSn₂层。

脉冲磁控溅射MoS2-Ti涂层常温及高温真空摩擦磨损性能

周 毅，谌继明*，王平怀，但 敏，金凡亚

2020, 40(2):  135-141.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002007

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利用脉冲磁控溅射法，以铝青铜合金(C63200)和硅片为基底，制作不同Ti含量的MoS₂-Ti复合涂层。通过XRD、SEM、EDS、光学显微镜、多环境摩擦试验机等表征了涂层的结构成分和摩擦性能。结果表明：随Ti含量的增加，涂层致密度提升，S、Mo原子比上升。Ti的掺入使涂层由高度结晶态向非晶态转变。Ti含量增加，涂层摩擦磨损性能先上升再下降，常温真空下含3%Ti的涂层拥有稳定和低至0.015的摩擦系数，23%Ti的涂层失去润滑性。温度升高到400℃，涂层摩擦系数由0.015~0.04上升至0.07~0.1，含13%Ti的涂层高温真空下在800s后润滑失效。磨痕形貌显示，含3%Ti的涂层磨痕最窄，温度升高宽度增加不大，含13%Ti的涂层磨损严重，400℃真空环境下很快磨穿，纯MoS₂和13%Ti涂层摩擦时发现大量磨粒和破碎磨屑。

含钼涂层钨材料在氦等离子体作用下的前期表面形貌演变研究

钱 伟，郑鹏飞，王 炼，徐丽莎，刘 星，魏 然，白 泉，车 通

2020, 40(2):  142-147.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002008

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为了研究纳米绒毛的生成过程及内在的物理机制，采用磁控溅射镀膜的方式在钨片上镀有钼涂层 (Mo-W)。借助微观结构观察的手段分析了钨、钼块材以及钨-钼(Mo-W)样品在773K、1073K氦等离子体作用条件下的表面形貌演变过程。结果表明：钨、钼以及钨-钼(Mo-W)样品在氦等离子体作用下表面形貌演变规律基本一致；纳米绒毛及其珊瑚状前驱体是在尺寸相对较大的锥状结构上演化而来的。

银铜钛膏状钎料钎焊石墨和铜合金接头的微观组织及性能

刘严伟1, 2，曹 磊1，许铁军1，韩 乐1，訾鹏飞1，姚达毛1

2020, 40(2):  148-154.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002009

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利用银铜钛(Ag-Cu-Ti)膏状钎料采用真空钎焊的方法对两种不同石墨和铜合金进行钎焊连接实验，研究了钎焊温度、中间缓冲层、母材尺寸等工艺参数对接头性能的影响。采用自行设计模具对接头的剪切强度进行了测试，利用扫描电镜和配带的X射线能谱分析仪分析了接头界面组织形貌及元素物相成分。研究结果表明：当钎焊温度为910℃，保温时间10min时，Ag-Cu-Ti膏状钎料能够与石墨和无氧铜两侧母材形成良好的结合界面；与GA石墨相比，阿泰克石墨与无氧铜接头强度更高；采用1mm无氧铜做中间缓冲层钎焊石墨和铬锆铜时，能有效缓解钎焊热应力，接头强度有明显提高。

中国聚变工程实验堆水冷包层钢构件流道成形控制研究

高庆然1, 2，王纪超1, 3，王万景*1，王兴立1, 2，耿 祥1，陈 镇1, 2，李 强1 ，谢春意1, 2，罗广南1, 2

2020, 40(2):  155-161.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002010

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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。

中国聚变工程实验堆真空室超压保护系统中爆破片的选型与计算

陶腊宝1, 2，杨庆喜1，徐 皓1，李 宁1，陈 建1，陆 坤1，周才品3

2020, 40(2):  162-167.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002011

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参照相关标准，对聚变装置真空室超压保护系统(VVPSS)中爆破片进行了选型。结合VVPSS的工作要求，完成了爆破片的设计计算，初步得到爆破片直径为882mm，厚度为1mm。利用有限元分析软件对多种型号爆破片进行结构分析比较，最终选用了反拱环向开缝型爆破片。对最终选定的爆破片进行优化设计，使其达到设计要求。

高精度大功率双向可调电源设计

黄海宏1，郑小朋1，吴义兵2，盛志才2

2020, 40(2):  168-173.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002012

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为满足ITER传感器测试平台对电源高稳态精度、高压及大电流性能需求，通过H桥级联载波移相方式对大功率电源进行设计，并进行谐波分析，有效地提高变流器等效开关频率，改善输出波形。经实验验证，取得较好效果。

兆瓦级NBI加热系统弧流电源故障诊断方法探究

李松平1，龚学余1, 2，阳璞琼*1，余珮炫3，罗怀宇3

2020, 40(2):  174-181.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002013

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针对中国环流器2号A(HL-2A)装置弧流电源的特点，以及弧流电源故障诊断的条件与现状，提出了结合中性束注入(NBI)控制系统的相关功能模块与基于Matlab/Simulink仿真技术构建的故障字典，以实现弧流电源运行状态的在线监测及其故障模式的诊断。NBI控制系统在监测到弧流电源故障状态后，调用存储的弧流电源输出信号进行分析，提取信号的特征值，然后通过查找弧流电源故障字典以诊断出可能的故障模式。结合实验数据论证了该故障诊断法对弧流电源简单故障定位准确，对复杂故障能缩小定位范围，具有原理简单、可操作性强等优点。

中国聚变工程实验堆涉氚阀门技术现状

胡 俊，喻 彬，姜 飞，邓 立，张 志*

2020, 40(2):  182-187.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002014

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阐述了中国聚变工程实验堆(CFETR)中涉氚阀门的技术要求及现状。CFETR涉氚阀门应选择寿命长、响应时间快的全金属阀门，在工作压力0.25MPa下整体漏率小于10^-9Pa·m³×s^-1。

等离子体应用

磁边界效应对径向磁场中等离子体束流运动轨迹的影响

赵海龙，林忠英，杨柳湘

2020, 40(2):  188-192.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202002015

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根据离子与径向磁场的约束关系，用面向对象的单元粒子法模拟了极向偏转器中等离子体束流在均匀和非均匀径向磁场中的运动情况，得到了在磁边界效应下极向偏转器内部畸变电场的分布，分析了对质量分离的影响。模拟成果对质量分离器、质谱分析仪及材料提纯等装置的研制、特殊位形电磁场控制多质量束流等相关领域的研究有参考价值。