石墨坩堝等離子體面壁材料的條件要求及其問(wèn)題點(diǎn)

石墨坩堝等離子體面壁材料的條件要求及其問(wèn)題點(diǎn)

石墨坩堝等離子體面壁材料的條件要求及其問(wèn)題點(diǎn)

如果說(shuō)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(guò)分的。在石墨坩堝等離子體中，如存在比燃料氫的原子序號(hào)Z大的離子（雜質(zhì)）存在的話，以高速運(yùn)動(dòng)的電子能就會(huì)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(hào)Z的3~4次方成正比，即使混入雜質(zhì)，其原子序號(hào)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(gè)問(wèn)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(guò)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(huì)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。