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聚变材料测试设施建设正在进行中

日期:2023-10-13    来源:世界核新闻

国际电力网

2023
10/13
13:09
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关键词: 机械性能 聚变材料 聚变发电

国际聚变材料辐照设施演示型中子源(IFMIF-DONES)项目已在西班牙格拉纳达开始建设。该设施将提供类聚变中子源,用于鉴定聚变发电厂使用的材料。

IFMIF-DonES 设施的外观(图片来源:IFMIF-DONES)

ITER组织指出,氘-氚聚变反应中产生的快中子的高动能在穿过托卡马克装置壁时转化为热量,从而可以产生大量电力。然而,这些高能中子在持续轰击一段时间后,会通过嬗变过程导致材料降解。

示范聚变电厂 (DEMO) 计划的中子辐照水平从未经过测试。为了用能够承受如此严酷轰击的材料构建演示,开发人员正在寻求中子源作为模拟材料测试聚变条件的方法。

IFMIF-DonES 材料测试设施将模拟潜在结构材料的类似 DEMO 的条件。它将使用粒子加速器产生连续波氘核(D+)束,瞄准由液态锂幕制成的目标。氘和锂之间的相互作用将产生足够的自由中子来模拟欧洲 DEMO 计划中的中子通量,该 DEMO 是由 EUROfusion 的 DEMO 中央团队设计的。锂靶材的正后方是高通量测试模块,该模块将容纳用于中子辐照度测试的材料样品胶囊。

该设施将产生 125 mA 氘核束,加速至 40 MeV,标称横截面形状为 100 mm x 50 mm 至 200 mm x 50 mm,撞击在 25 mm 厚横截面的液态锂靶上。在它前面以大约 15 m/s 的速度流动。

IFMIF-DonES 设施的建设预计需要大约 10 年才能完成。随后,科技开发将持续至少30年。

“IFMIF-DonES 设施的一个关键用途是测试 EUROFER,这是一种低活化钢合金,目前打算用作 DEMO 的第一种墙体结构材料,”IFMIF-DonES 总监 Angel Ibarra 说道。“重要的是尽快在类似聚变的环境中进行这些实验,以验证这种材料用于欧洲演示。我们将在不同的中子和热通量条件下测试数百个 EUROFER 和类 EUROFER 合金样品,以更全面地了解其机械性能

Ibarra 补充道:“ITER 项目过去 15 年的成功故事和经验教训都有助于在设施进入建设阶段时优化 IFMIF-DonES 运营。” “此外,我们的项目也需要一些已经为 ITER 开发的技术,也许可以简化开发过程。”

DonES 计划的任务是开发构建 DEMO 所需材料中类聚变中子辐照效应的数据库,以对材料的辐射响应进行基准测试。

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