摘要：聚变堆偏滤器部件主要受到周期性高热流载荷的作用,其过渡纯铜夹层在高温变载荷下粘性效应突出,实际疲劳蠕变特性可能偏离常规的本构模型,开展相关研究是未来高热流偏滤器设计和评估的关键基础问题之一。本研究采用数字图像相关测量设备在新建成的聚变堆热疲劳综合实验平台上,测量了纯铜试件在拉应力条件下周期性循环热载荷对其疲劳蠕变特性的影响特征。结果表明温变载荷的温升速率上升会较大程度缩短纯铜稳态蠕变时间,提前进入快速蠕变阶段。

摘要：在已建成的兆瓦每平方米量级高热流密度超汽化实验平台上,采用平面激光诱导荧光(Planar laser induced fluorescence, PLIF)和微距高速摄影技术,观察了过冷水在三角形翅片和矩形翅片凹腔内的超汽化换热流动现象,包括汽泡的生成、吸附、脱落、汇聚及破碎等行为特征,测量了翅片凹腔中心对称切面的温度场,分析了不同凹腔构型对强化过冷沸腾换热性能的影响机制,发现逆流的三角形翅片凹腔构型比矩形翅片的构型具有更好的过冷沸腾强化换热能力。上述研究结果可为设计更先进的超汽化换热翅片提供参考。

摘要：钨是目前聚变堆偏滤器及第一壁结构中首选的面向等离子体材料,其服役条件下的力学性能在聚变工程中具有重要参考价值和研究意义。本文采用数字图像相关测量设备在真空高热流综合实验平台上,开发了基于碳化钽的散斑材料及制备工艺,设计和实现了基于外加光源和自身辐射光源的测量光路方案,测量了钨材料试件在25℃至2000℃温度范围的热膨胀变形,所得结果与文献提供的钨材料热膨胀应变结果吻合,误差小于1%,验证了测量技术方案的准确性和可行性,为进一步发展聚变工程材料在高热流冲击工况下的观测技术打下了基础。

摘要：设计了旋转叶片式纳米流体腐蚀实验装置,以ITER堆内部件水冷设计方案为参考条件,开展了两种质量分数(0.01%和1%)氧化铝纳米流体对聚变堆结构材料RAFM钢、316L(N)钢及管道热沉材料CuCrZr合金等样品服役条件下的腐蚀实验。样品的SEM、EDS、XPS分析结果表明:两种质量分数的纳米流体对RAFM钢、316L(N)钢的腐蚀轻微,与纳米流体呈现良好的相容性;CuCrZr合金表面生成一层氧化膜,表面腐蚀形貌呈现出点坑及裂纹;腐蚀时间、纳米流体流速及纳米颗粒含量对腐蚀程度和表面形貌影响显著;CuCrZr合金表面发生了吸氧腐蚀与冲刷腐蚀,两者的耦合效应加速了腐蚀进程。

摘要：通过真空钎焊的方法,将微结构的金属网与纳米尺寸的金属粉末结合,从而在过冷沸腾换热表面生成微纳米多层次复合结构。对比采用不同规格网格制备的表面与光滑表面的微观形貌特征,发现所采用处理工艺成功地在材料表面形成了凹状空穴、孔隙结构、类纳米柱体等不同尺度的三层次复合微纳米结构。与水的接触角测量显示,复合结构表面在保持原表面亲水性的同时,在一定程度上降低了对水的浸润性。进一步通过微距摄影观测表明,复合结构表面气泡生成密度均大幅度高于光滑表面,较细的网格尺度更显著,但小于120μm后增加不明显。分析发现,复合表面会诱导复杂的流动不稳定性,在增加汽化核心的同时也有效地避免了过早形成气膜,对提高临界热流密度有利。上述研究结果可为设计更先进的相变换热表面提供参考。