科创中国

高新技术改造传统产业

本发明公开了一种手指型氦冷偏滤器模块及其制造方法，属于核聚变装置领域。该模块的套管包括位于上端的球形头部和连接于球形头部下端的圆形出气管道，球形头部嵌入钨瓦下表面，圆形出气管道延伸至钨瓦外部，圆形出气管道的直径小于球形头部的直径，且圆形出气管道的轴线经过球形头部的球心；喷管包括位于上端的球形喷头和连接于球形喷头下端的圆形进气管道，圆形进气管道的直径小于球形喷头的直径，且圆形进气管道的轴线经过球形喷头的球心；球形喷头与球形头部同心布置，圆形进气管道与圆形出气管道同轴布置；球形喷头上分散布置多个喷嘴。本发明能够扩大散热面积，提升偏滤器热量移除能力以及抗高热负荷能力。

作为磁约束核聚变托卡马克装置的核心部件之一，偏滤器要及时排出核聚变反应产生的杂质，而持续承受高达10MW/m2的热负荷以及各种高能粒子辐射。欧洲未来聚变堆方案研究(EUPPCS)中提及五种偏滤器设计方案，其中有三种采用了氦冷技术。氦冷偏滤器相对于传统的水冷偏滤器，具有更高的化学及中子惰性，能够在更低的压力条件下工作。常见的氦冷偏滤器结构包括平板结构、T型结构和手指型结构。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)提出的多喷嘴氦冷偏滤器(HEMJ)属于手指型结构的一种，该种结构基于射流换热的方法使用氦气对偏滤器模块进行强化冷却，相对于传统的平板结构氦冷偏滤器和T型结构偏滤器，不仅具有更高的冷却效率，可以实现高达30KW/(m2·K)传热能力，而且能够降低连续平板结构中的热应力，延长偏滤器使用寿命。

史玉升，1962年出生。博士，教授，博士生导师，华中科技大学特聘教授。 现任华中科技大学材料科学与工程学院副院长、材料成形与模具技术国家重点实验室副主任、湖北省先进成型技术及装备工程技术研究中心副主任、中英先进材料及成型技术联合实验室副主任、材料化学与服役失效湖北省重点实验室学术委员会委员、湖北省机械工程学会理事、湖北省机电一体化技术应用协会理事、中国机械工程学会高级会员、中国机械工程学会特种加工分会青年工作委员会委员等职务