【摘 要】
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锂,尤其是液态锂第一壁,具有等离子体轰击下高热负荷的输运能力,解决了固态第一壁的腐蚀损伤问题,延长了第一壁的使用寿命.但是实验也发现了应用液态锂也面临的一个很大的挑战,那就是等离子放电轰击下液态金属锂的腐蚀和沉积的问题.在HT-7 液态锂限制器实验后,发现大量的白斑分布在真空室壁上,经过XPS 分析,其主要成分是Li2CO3.大量的锂斑分布在限制器的周围,低场侧多于高场侧,在低场侧锂斑呈现发散型分
【机 构】
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中国科学院等离子体物理研究所,安徽合肥,230031;湖南大学 湖南长沙,410012 中国科学院
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锂,尤其是液态锂第一壁,具有等离子体轰击下高热负荷的输运能力,解决了固态第一壁的腐蚀损伤问题,延长了第一壁的使用寿命.但是实验也发现了应用液态锂也面临的一个很大的挑战,那就是等离子放电轰击下液态金属锂的腐蚀和沉积的问题.在HT-7 液态锂限制器实验后,发现大量的白斑分布在真空室壁上,经过XPS 分析,其主要成分是Li2CO3.大量的锂斑分布在限制器的周围,低场侧多于高场侧,在低场侧锂斑呈现发散型分布,有受到定向力的作用发射的痕迹,可能是电磁力与等离子体风等共同作用的结果.同时,对实验前放置的样品沉积的锂进行分析.分析发现,锂膜在环向的位置分布有很大的不均匀性,在限制器附近硅样品上沉积锂膜较厚约100nm,在限制器东西两侧九十度位置的样品上锂膜厚度分别是45 和76nm,在限制器的环向对称位置(锂限制器最远的位置)几乎探测不到锂膜.这可能因为在等离子的轰击下锂进入等离子体(蒸发和各种力的作用),进入等离子体的锂将有一部分被电离沿磁力线运动而一部分仍然是中性粒子扩散.由于锂对真空室内的燃料粒子及杂质气体具有强的吸附作用,实验发现,在限制器附近锂粒子分布较密的区域,在锂限制器,尤其是液态锂限制器的放电中氢再循环被有效的抑制；在限制器环向对称的位置,锂的镀膜较薄,锂粒子在空间的分布较稀疏,在实验放电中,未发现该区域的燃料粒子再循环有被抑制的现象.通过本次实验的研究,对液态锂限制器实验中锂的腐蚀及沉积特性有了深入的理解,为未来聚变装置中大规模液态锂的可能应用提供了实验及技术积累.
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