HT-7EAST中的灰塵研究課件

HT-7/EAST中的灰塵研究

2009-12-09

導(dǎo)師：胡建生研究員目錄研究意義研究目標(biāo)及內(nèi)容已取得的進(jìn)展存在的問(wèn)題下一步的計(jì)劃發(fā)表論文情況研究意義未來(lái)聚變裝置中的灰塵對(duì)裝置安全、實(shí)驗(yàn)運(yùn)行、環(huán)境及人身健康存在嚴(yán)重危害，迫切需要了解灰塵的特征為國(guó)際托卡馬克灰塵研究數(shù)據(jù)庫(kù)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已取得的進(jìn)展EAST/HT-7中灰塵的基本特征EAST中灰塵產(chǎn)生跟等離子體放電之間關(guān)系的研究腐蝕、沉積及灰塵產(chǎn)生之間關(guān)系的研究HT-7氣凝膠灰塵抓取EAST/HT-7中灰塵的基本特征研究方法

實(shí)驗(yàn)后對(duì)灰塵進(jìn)行收集，利用SEM、EDX、XRF、TDS進(jìn)行形貌、成分及氫的滯留分析已取得的結(jié)果形貌：形狀豐富：片狀、塊狀、條狀、球狀、絮狀等EAST：片狀為主，塊狀較多，球狀很少，HT-7：塊狀為主，其次為顆粒狀，球狀很少。成分：主要成分基本相同：C、Si、Fe其他：B、Ca、Cr、Ti等HT-7灰塵分布SS表面1.9SS0.5SS(Li限制器旁)1.2-0.1-0.1ICRF加熱-0.5極向-0.4SS-0.3SS-0.20.3內(nèi)襯間隙3LimiterLHW側(cè)0.6收集方式：干泵+過(guò)濾器單點(diǎn)收集面積：約50cm2單點(diǎn)收集時(shí)間：3分鐘抽氣單位：mg共收集到7.5mgEAST/HT-7中灰塵的基本特征位置分布不均勻分布多：裝置底部（內(nèi)襯間隙、石墨瓦間縫隙、）、低場(chǎng)側(cè)SQL等離子體陰影區(qū)（限制器兩側(cè)、GDC電極、ICRF清洗天線(xiàn)、快控線(xiàn)圈盒（EAST）表面及附近）；窗口、管道內(nèi)灰塵也較多少：裝置頂部、第一壁石墨表面總量EAST2008：4.05g，南邊部分EAST2009：17.35g抽氣收集：212.4mg，平均約：0.177mg/cm2水中：17.14gHT-72009：110.2mg抽氣收集：7.5mg，平均：0.013mg/cm2其他：102.7mgEAST遠(yuǎn)多于HT-7：裝置尺寸、第一壁材料、運(yùn)行參數(shù)、磁場(chǎng)位型、收集方式等尺度分布20微米以下占主導(dǎo)，平均尺度與位置有關(guān)：較大：等離子體陰影區(qū)（如限制器兩側(cè)、內(nèi)襯間隙、石墨瓦間隙），約50微米，且50-100微米的灰塵眾多較少：天線(xiàn)表面、第一壁表面，1-10微米之間HT-72009年夏季運(yùn)行期后不銹鋼內(nèi)襯表面收集到的灰塵的尺度分布EAST中灰塵產(chǎn)生跟等離子體放電之間關(guān)系的研究研究方法EASTScope+CCD+EASTViewer統(tǒng)計(jì)分析EAST2009春季實(shí)驗(yàn)共放電5188次（shot9454-14641），共統(tǒng)計(jì)353shots，占總放電次數(shù)的6.8%本節(jié)灰塵專(zhuān)指能通過(guò)CCD看到的灰塵（亮點(diǎn)）放電不同階段灰塵的產(chǎn)生Shot11966：PLHI=700kW，Ip=255kA，nel=1.32E+19/m3，length=7.6s，位型：限制器->單零結(jié)論1：灰塵較多的階段：電流爬升、電流下降、剛進(jìn)入平頂階段灰塵較少的階段：平頂中后期1s2.8s5.4s7.2s灰塵產(chǎn)生與Ip的關(guān)系520kA390kA270kA120kA150kA24kA灰塵產(chǎn)生與LHCD的關(guān)系

未發(fā)現(xiàn)PLHI功率對(duì)灰塵的產(chǎn)生存在明顯影響11970：偏濾器，256kA，nel=1.54，LHCD=1MW，加波時(shí)間3.6-7.5s，正常放電，7.6s3.6s投入4.9s維持穩(wěn)定7.5s退出3.6s4.9s7.5s長(zhǎng)脈沖下灰塵的產(chǎn)生

放電后期（>25s)灰塵產(chǎn)生明顯Shot13329：Ip=235kA，nel=1.5x1019/m2，PLHI=800kW，33s1.4s3.0s27s31s29s腐蝕&沉積&灰塵之間的關(guān)系研究ErosionDustDeposits表面生長(zhǎng)剝落凝聚、成膜蒸發(fā)、升華、濺射濺射、凝聚蒸發(fā)、濺射腐蝕&沉積&灰塵之間的關(guān)系研究研究方法

實(shí)驗(yàn)后照相及樣品分析已取得的結(jié)果腐蝕與沉積區(qū)域分布：凈腐蝕主要發(fā)生在高場(chǎng)側(cè)及限制器表面，凈沉積主要發(fā)生在低場(chǎng)側(cè)、偏濾器或內(nèi)襯底部在多數(shù)石墨瓦或內(nèi)襯表面，腐蝕與沉積區(qū)域同時(shí)存在，表明腐蝕與沉積過(guò)程可同時(shí)發(fā)生腐蝕/沉積強(qiáng)度具有很強(qiáng)的方向性?xún)舾g區(qū)域凈沉積區(qū)域EAST/HT-7中灰塵的基本特征氫的滯留（EAST2008運(yùn)行期后的灰塵）沉積層樣品：石墨瓦上典型的沉積層：5mmx5mmx2mm灰塵樣品：164.6mgD的滯留分析(TDS)：溫度:25-1000℃，溫度增速0.5℃/s；TDS抽速:60l/sD的總滯留量估計(jì)：1)灰塵：約7.6×1018atoms/g，4.05g灰塵中共有3.8×1019atoms2)沉積層：約7.8×1020atoms/m2，估計(jì)總量為2.34×1022atoms在750℃處灰塵樣品跟沉積層樣品D的釋放均出現(xiàn)峰值，灰塵在300℃和600℃處也出現(xiàn)了峰值，估計(jì)D的最佳熱解吸溫度在750℃左右。腐蝕&沉積&灰塵之間的關(guān)系研究沉積膜腐蝕灰塵腐蝕&沉積&灰塵之間的關(guān)系研究沉積膜的主要成分為C、B、Fe、O，與灰塵成分相似腐蝕&沉積&灰塵之間的關(guān)系研究沉積膜灰塵非常一致的成分類(lèi)似的形狀灰塵沉積膜證實(shí)成分分析證實(shí)腐蝕、沉積及灰塵產(chǎn)生之間存在相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)條件Ip=130kA，ne=1.5x1019/m3，Bt=1.8T，PLHCD=300-420KW,Length=1s，Twall=30℃共接受了10次放電，10sHT-7氣凝膠高能灰塵抓取HT-7氣凝膠高能灰塵抓取收集到6個(gè)灰塵粒子表面27個(gè)圓錐形彈坑，平均半徑：479微米，平均深度：420微米，平均體積：2.2x10-4cm3軌跡為彈坑下一步的計(jì)劃灰塵氧化清除技術(shù)的研究熱壁氧化：研究不同烘烤溫度、不同氧氣環(huán)境、不同氧化時(shí)長(zhǎng)下氧化清除技術(shù)對(duì)灰塵中C、H粒子的清除率GDC-氧化：研究不同O-GDC下灰塵氧化的清除效率（選做）HT-7中抓取灰塵的氣凝膠的進(jìn)一步分析發(fā)表論文情況唐明,胡建生,G.Morfill，等，EAST/HT-7托卡馬克裝置灰塵研究初步結(jié)果，中國(guó)物理學(xué)會(huì)2009秋季會(huì)議M.TANG,J.SHU,N.ASHIKAWA,etal,DustcollectedfromEASTsuperconductingtokamakwithfullcarbonwallsafter2008campaign，F(xiàn)usionEngineeringandDesign