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1、EAST第一壁的腐蚀与沉积,闫洪一导师：李建刚、龚先祖中科院等离子体物理研究所2009.12.08,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,2,概要,1.研究意义2.研究现状3.研究目标4.研究方法5.研究计划,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,3,研究意义,目前，第一壁承受很高热负荷，受到严重腐蚀。商用聚变堆放电时间更长，功率更高，第一壁承受更高热负荷，腐蚀更为严重，可能从现在的微米量级增长到厘米量级。,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,4,研究现状,早期，用不锈钢作为第一壁材料，现在用石墨和钨等作为第一壁。ITER中，铍、碳纤维(CFC)和钨作第一壁材料。这三种材料
2、各有优缺点：,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,5,ITER的第一壁材料,by V.Philipps,IAEA Nov 2019,Portugal,真空室内壁用Be以减轻杂质污染；偏滤器靶板主要用钨，保证靶板寿命；strike point用CFC，以减轻熔化层破裂腐蚀。,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,6,与腐蚀有关的PMI,1.物理溅射：入射粒子的能量经碰撞传给固体原子，若原子得到的能量超过结合能，就会逸出进入等离子体。2.化学溅射：主要发生在石墨与碳基复合材料中，入射粒子与碳结合形成挥发性分子。3.辐射增强升华：石墨与碳基复合材料，温度超过1500K，溅射产额迅速增大
3、。4.起泡和剥落：高能离子轰击会在材料几微米深处引起气体沉积，若气体不溶于材料，当粒子注入量超过一定值，固体表面会起泡，起泡破裂使材料表面剥落。5.单级弧：带点等离子体发生电弧放电，使壁面形成弧坑，仅出现在放电初始阶段。,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,7,物理溅射和化学溅射,不同材料的物理溅射与氘的能量之间的关系by U.Samm,plasma-wall interaction,石墨的化学溅射与30eV氘的流量密度之间的关系。by J.Roth,J.Nucl.Mater 2019,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,8,腐蚀与沉积过程,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢
4、迎收藏,9,TEXTOR中腐蚀与沉积,TEXTOR的限制器，不同部位腐蚀与沉积情况不同。右图电子显微镜照片的层结构厚约4m。by U.Samm,transations of fusion science and technology,Vol49 FEB2019,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,10,AUG偏滤器中以及JET的腐蚀与沉积,AUG的偏滤器中的腐蚀与再沉积情况。单位是克。右图是JET的第一壁Be与C的腐蚀与再沉积。by V.Philipps，IAEA Nov 2019,Vilamoura,Portugal,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,11,AUG环向钨瓦块
5、的腐蚀与沉积,沉积区,腐蚀区,AES&RBS分析，W的腐蚀厚度120-160nmby X.Gong etc.Erosion and Deposition of Tungsten as Plasma-facing Material,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,12,研究目标,1.了解和掌握实验的基本步骤和方法2.获得EAST限制器瓦块受高温等离子体辐照后腐蚀和沉积的具体情况及实验数据3.对实验数据进行分析，得出结论,总结腐蚀与沉积的机理。,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,13,研究腐蚀/沉积的方法,主要有实验法和模拟法。实验法：用真空磁力传送系统把实验材料放入托卡马克
6、指定位置，达到实验要求后，取出材料进行固体表面分析。在实验前把瓦块嵌入第一壁，实验结束后取出材料进行固体表面分析。常见的表面分析技术有：低能电子衍射（LEED）、反射高能电子衍射（RHEED）、俄歇电子谱（AES）、光电子能谱（XPS或UPS）、出现电势谱（APS）、能量损失谱（ELS）、离子中和谱（INS）、二次离子谱（SINS）、扫描隧道显微镜（STM）。在中科大可作XPS分析。,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,14,XPS原理,基于光电效应，利用X射线光子激发出物质表面原子的内层电子，通过对这些电子进行能量分析得到能谱。可测表面成分和判定原子化合态。,行业报告 多媒体课件 友
7、友情分享，欢迎收藏,15,模拟法：主要有ERO和LIM,上图是限制器位型LIM模拟，纵坐标大于0表示净腐蚀，小于0表示净沉积by S.Carpentier etc.Memo 26 August 2009左图是偏滤器位型ERO模拟，颜色浅的是石墨by U.Samm,plasma-wall interaction,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,16,EAST实验,研究EAST的活动限制器瓦块的腐蚀与沉积，采用实验法的。,EAST的活动限制器,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,17,EAST活动限制器位置,活动限制器,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,18,研究计划,2009.9 2009.11 查阅文献2009.12 在HT-7上做初步实验，了解和掌握实验操作的基本步骤和方法。2019 在EAST的活动限制器上进行实验，研究瓦块的腐蚀和沉积情况。,行业报告 多媒体课件 友友情分享，欢迎收藏,19,谢谢！,END,
