石墨坩堝等離子體面壁材料的條件要求及其問題點(diǎn)

石墨坩堝等離子體面壁材料的條件要求及其問題點(diǎn)

石墨坩堝等離子體面壁材料的條件要求及其問題點(diǎn)

如果說石墨坩堝等離子體的特性完全依賴于等離子體面壁材料是不過分的。在石墨坩堝等離子體中，如存在比燃料氫的原子序號Z大的離子（雜質(zhì)）存在的話，以高速運(yùn)動的電子能就會因光輻射成為零。由于電子能的冷卻，燃料離子的能量也降低，從而不能保證燃燒條件。由于輻射強(qiáng)度與原子序號Z的3~4次方成正比，即使混入雜質(zhì)，其原子序號也必須小。此外，面壁材料由于等離子體發(fā)出的粒子、光、熱的沖擊，產(chǎn)生各種各樣的損傷。因升華、剝落、揮發(fā)等原因雜質(zhì)混人等離子體。另一方面由于在放電中混在壁中的燃料粒子飛出，在壁和等離子體之間往返（循環(huán)），為了維持燃燒條件，這些控制是不可少的。

隨著核聚變裝置的大型化，由于高溫等離子體的生成，即使在等離子體中混入能量輻射損失小的Z材料，采用了能在高溫等離子體中保持穩(wěn)定性的有良好熱的力學(xué)性能的石墨坩堝或C/C復(fù)合材料，得到了良好的放電特性，但是石墨坩堝也存在幾個問題。例如，石墨坩堝是多孔質(zhì)，氫的殘留量多，由于氫的往返循環(huán)，等離子體難以控制。以化學(xué)剝落為主的甲烷氣體損耗如圖，超過1000℃以后，由于照射促進(jìn)升華損耗激增。因此，在以后熱負(fù)荷更加苛刻的裝置正在研究能否用損耗小的鎢等。此外，由于氧雜質(zhì)的存在，形成CO而使損耗激增。一產(chǎn)生損耗，就會由熱負(fù)荷或電磁力產(chǎn)生彎曲應(yīng)力而出現(xiàn)裂紋。由于中子照射，熱傳導(dǎo)率將降低1/5。