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HL-3装置上离子回旋波加热对中子产额的影响

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核技术 2024年第5期47卷 1-13页

作者：杨冠铭郝广周卢凌峰董冠岐郝保龙王硕核工业西南物理研究院成都610041

离子回旋射频(Ion Cyclotron Range of Frequencies,ICRF)波加热是托卡马克装置上至关重要的辅助加热方式之一。托卡马克装置中国环流三号(HL-3,原名HL-2M)拟安装加热功率为6 MW的ICRF加热系统。本工作利用TRANSP程序,模拟并研究了ICRF... 详细信息

离子回旋射频(Ion Cyclotron Range of Frequencies,ICRF)波加热是托卡马克装置上至关重要的辅助加热方式之一。托卡马克装置中国环流三号(HL-3,原名HL-2M)拟安装加热功率为6 MW的ICRF加热系统。本工作利用TRANSP程序,模拟并研究了ICRF加热的频率和功率对聚变中子产额以及快离子分布的影响。研究结果表明:ICRF的频率和功率对中子产额有显著影响,固定ICRF频率时,中子产额与加热功率成正比关系,而在固定ICRF加热功率的情况下,中子产额的增加幅度显著依赖ICRF的频率,在研究参数范围内,30 MHz的ICRF对中子产额的增加具有最显著的增强作用。快离子分布的模拟结果显示,在考虑ICRF加热后,中性束和ICRF的协同加热机制能够将快离子加热至最高1 MeV,有效地提高了中子产额。此外,基于中子相机诊断的概念对中子信号进行了仿真。结果表明,中子相机能够有效地测量到由ICRF加热导致的中子产额高低和分布剖面的变化,这为将来优化中子相机诊断系统设计和测量中子空间分布提供了一定的参考。

关键词：离子回旋波聚变中子快离子 HL-3装置

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磁约束核聚变能研究进展、挑战与展望

科学通报 2024年第3期69卷 346-355页

作者：刘永李强陈伟核工业西南物理研究院成都610225

当前,能源安全、环境和气候变化等问题成为21世纪面临的最严峻挑战.核聚变能具有资源丰富、环境友好、固有安全等突出优势,是目前认识到的解决人类社会能源与环境问题的根本途径之一[1,2].因此,像核聚变能这样的新能源的研发一直为公众... 详细信息

当前,能源安全、环境和气候变化等问题成为21世纪面临的最严峻挑战.核聚变能具有资源丰富、环境友好、固有安全等突出优势,是目前认识到的解决人类社会能源与环境问题的根本途径之一[1,2].因此,像核聚变能这样的新能源的研发一直为公众和行业所关注.特别是,美国国家点火装置(National Ignition Facility,NIF)在2022年12月的实验中实现了能量增益达到1.53倍.

关键词：国家点火装置核聚变能能源安全能源与环境固有安全能量增益新能源气候变化

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HL-3装置二号中性束注入束线量热靶研制

核技术 2024年第5期47卷 109-115页

作者：周博文唐珮钦万银祥余珮炫罗怀宇魏会领耿少飞核工业西南物理研究院成都610041

在托克马克装置的中性束注入器中,量热靶是非常重要的水冷部件之一,承担着接收和测量束功率的任务。除此之外,利用内置热电偶阵列的方式,可以实时监测靶板不同位置的温升情况,进而获得引出离子束或中性束的功率密度分布。在HL-3装置二... 详细信息

在托克马克装置的中性束注入器中,量热靶是非常重要的水冷部件之一,承担着接收和测量束功率的任务。除此之外,利用内置热电偶阵列的方式,可以实时监测靶板不同位置的温升情况,进而获得引出离子束或中性束的功率密度分布。在HL-3装置二号中性束注入束线上,为量热靶设计了一种利用直线推杆机构实现升降,并采用“W”字型靶板结构实现中性束能量的吸收。此外,利用Ansys Workbench的流体计算模块对量热靶在满功率运行状态下的温度分布做了模拟计算,结果显示:量热靶的设计满足二号中性束注入束线的120 kV/40 A/5 s满功率运行的使用要求。可为量热靶进一步的工程设计提供设计参考。

关键词：中性束注入器量热靶有限元计算

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HL-3装置7 MW中性束传输效率研究

核技术 2024年第5期47卷 102-108页

作者：杨宪福魏会领万银祥周博文余珮炫罗怀宇周红霞唐珮钦耿少飞核工业西南物理研究院成都610225

中性束注入加热是磁约束聚变实验中非常有效的辅助加热方法,已建成的5 MW中性束在中国环流三号(HL-3)托卡马克1 MA等离子体电流高约束模式放电中起到了重要的作用。为了实现HL-3装置2.5 MA的H模放电,计划建造3条中性束注入加热系统,总... 详细信息

中性束注入加热是磁约束聚变实验中非常有效的辅助加热方法,已建成的5 MW中性束在中国环流三号(HL-3)托卡马克1 MA等离子体电流高约束模式放电中起到了重要的作用。为了实现HL-3装置2.5 MA的H模放电,计划建造3条中性束注入加热系统,总加热功率达到20 MW。为HL-3设计了7 MW中性束注入器,从中性化效率和束功率沉积两方面研究束传输效率。基于蒙特卡罗方法分析了两种束流参数下中性化器性能,给出了最佳中性化效率所需的气体靶厚,并以功率沉积的方法分析了两种束流的传输性能。结果表明:当中性化送气分别为0.6 Pa·m^(3)·s^(-1)和1.1 Pa·m^(3)·s^(-1)时,束流达到最佳中性化效率;当束散角为1.2°时,两种束流参数得到的中性束功率分别为7.2 MW和6.8 MW,束传输效率分别为0.4和0.35。因此,7 MW中性束离子源参数将优选100 kV/45 A,但注入器仍保留了提供120 keV氘束的能力。

关键词：中性束传输效率中性化效率束散角功率密度

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HL-3装置ECRH天线系统研制

核技术 2024年第5期47卷 159-166页

作者：郑万欣叶际若陈罡宇黄梅核工业西南物理研究院成都610041

电子回旋共振加热(Electron Cyclotron Resonance Heating,ECRH)系统是中国环流三号(HL-3)实验装置的一种重要加热和等离子体电流控制方法,微波通过天线发射器注入等离子体,是ECRH系统的重要组成部分。根据ECRH系统需求,对其天线系统进... 详细信息

电子回旋共振加热(Electron Cyclotron Resonance Heating,ECRH)系统是中国环流三号(HL-3)实验装置的一种重要加热和等离子体电流控制方法,微波通过天线发射器注入等离子体,是ECRH系统的重要组成部分。根据ECRH系统需求,对其天线系统进行了概念设计和光路设计以及具体的天线制作,并进行了测试与安装。HL-3装置ECRH天线系统由三个天线组成,包含一个中平面天线和两个上斜天线,三个天线位于装置弱场侧的同一扇段,可协同完成加热、新经典撕裂模(Neoclassical Tearing Mode,NTM)控制等功能。目前已经完成其中两个天线的设计、制造和测试,另外一个天线完成了发射光路的设计。测试结果表明:中平面天线和上斜一号天线控制精确、快速,达到了装置实验使用的要求。

关键词： HL-3装置天线电子回旋共振加热

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含能材料通道式制备技术的发展思考

含能材料 2024年第3期32卷 232-234页

作者：范桂娟张祯琦中国工程物理研究院化工材料研究所

通道式制备技术具有高效的混合和传递性能、反应空间小、模块化结构、并行放大,可有效提高反应过程安全性和过程的精准调控,实现连续安全生产等优点,其应用领域正在从精细化工、医药等逐渐拓展至含能材料领域,可有效解决传统间歇反应模... 详细信息

通道式制备技术具有高效的混合和传递性能、反应空间小、模块化结构、并行放大,可有效提高反应过程安全性和过程的精准调控,实现连续安全生产等优点,其应用领域正在从精细化工、医药等逐渐拓展至含能材料领域,可有效解决传统间歇反应模式中所存在的合成过程可控性差、效率低、危险性高、工程放大难等问题。目前,通道式制备技术已实现了多种含能材料的合成、结晶及包覆过程,从而开启了含能材料制备模式的革新时代。

关键词：含能材料通道式模块化结构间歇反应传递性能工程放大可控性反应空间

磁控溅射过渡层对CFRP筒体内壁电镀Ni金属涂层结合性能的影响

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真空科学与技术学报 2024年

作者：万俊豪杨洋但敏唐国庆张珂嘉肖凯业金凡亚核工业西南物理研究院核工业理化工程研究院

对碳纤维增强树脂基复合材料筒体内壁表面进行金属化处理，通过射频等离子体活化、磁控溅射沉积过渡层金属、电镀沉积镍三个步骤在碳纤维复合材料筒体内壁制备大厚度、高结合强度的金属涂层。以拉拔法测试涂层与基体之间的结合强度，探... 详细信息

对碳纤维增强树脂基复合材料筒体内壁表面进行金属化处理，通过射频等离子体活化、磁控溅射沉积过渡层金属、电镀沉积镍三个步骤在碳纤维复合材料筒体内壁制备大厚度、高结合强度的金属涂层。以拉拔法测试涂层与基体之间的结合强度，探究Cu、Ti-Cu过渡层及不同过渡层厚度对金属涂层结合强度的影响。采用扫描电镜及配套的能谱仪观测金属涂层表面微观形貌和截面元素组成，采用X射线衍射仪分析金属涂层的晶体结构。结果表明，磁控溅射Ti-Cu过渡层能明显提高电镀Ni金属涂层与基体之间的结合强度，钛膜层厚度对电镀Ni金属涂层结合强度的影响很大，铜膜层厚度对结合强度相对较小，结合强度随着铜膜层的增厚而降低。在等离子体活化的基础上，通过磁控溅射在CFRP筒体内壁制备0.2μmTi+1μmCu的过渡层，使电镀约17μmNi金属涂层的结合强度达到2.05MPa，赋予了碳纤维复合材料筒体内壁金属特性。

关键词：碳纤维复合材料筒内壁过渡层结合强度表面金属化

多孔有机聚合物中试制备及其在聚烯烃催化剂中的应用

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化工进展 2024年第3期43卷 1412-1417页

作者：王雄康文倩任悦乔彤森张鹏黄安平李广全中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心甘肃兰州730060

多孔有机聚合物广泛应用在吸附、分离、催化等领域。本文采用分散聚合工艺,中试制备得到形貌及流动性良好的POP3120T和POP3100载体,POP3120T载体堆密度为0.29g/cm^(3),比表面积为282m^(2)/g,与无机硅胶载体相当,颗粒粒径23.4μm,粒径分... 详细信息

多孔有机聚合物广泛应用在吸附、分离、催化等领域。本文采用分散聚合工艺,中试制备得到形貌及流动性良好的POP3120T和POP3100载体,POP3120T载体堆密度为0.29g/cm^(3),比表面积为282m^(2)/g,与无机硅胶载体相当,颗粒粒径23.4μm,粒径分布1.00;POP3100载体堆密度为0.34g/cm3,比表面积约503m^(2)/g,均高于无机硅胶载体,颗粒粒径36.0μm,粒径分布0.93。负载的POP型Z-N聚丙烯催化剂具有良好的丙烯聚合活性,其活性可达到1.0×10^(7)g/(mol·h)以上。得到的聚合物堆密度可以达到0.36g/cm^(3),聚合物细粉含量小于1%,达到商业催化剂的水平,此外负载的POP型Z-N聚丙烯催化剂具有高的立构规整选择性及宽的分子量分布,采用DIBP作为内给电子体制备的催化剂,丙烯聚合制备的聚合物等规度可达97.5%以上,分子量分布可达11以上。

关键词：多孔有机聚合物聚烯烃催化剂丙烯聚合聚丙烯

氧化石墨烯/聚丙烯酸基导电黏附凝胶的制备与性能

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化工进展 2024年第2期43卷 1022-1032页

作者：王岩森侯丹丹李长金祁丽亚王春堯郭敏王颖中石化(北京)化工研究院有限公司北京100013

现有导电凝胶材料在实际使用时存在诸多缺陷,因此设计出一种兼具高强度、高黏附性和高导电性的凝胶材料具有重要的应用意义。本文以丙烯酸(AAc)和丙烯酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯(AAc-NHS ester)为基体,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂,... 详细信息

现有导电凝胶材料在实际使用时存在诸多缺陷,因此设计出一种兼具高强度、高黏附性和高导电性的凝胶材料具有重要的应用意义。本文以丙烯酸(AAc)和丙烯酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯(AAc-NHS ester)为基体,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂,引入氧化石墨烯(GO)作为增效成分,通过光引发一步聚合法制备了复合凝胶材料(PAA-NHS/GO)。GO的引入提高了体系的交联度,增强了凝胶的稳定性并赋予了凝胶高导电特性。PAA-NHS/GO的拉伸强度、断裂伸长率、电导率分别可达0.336MPa、302.6%和0.93S/m。复合凝胶的功能基团能与组织表面产生强黏附效果,黏附强度超过40kPa,同时还具备高生物安全性和优异的生物相容性。在外力作用下,复合凝胶表现出稳定的应变传感特性。而在用于心电信号监测时,复合凝胶的灵敏度高,并可实现稳定清晰的信号传输。PAA-NHS/GO作为新型导电黏附凝胶,有望用于柔性可穿戴、生物传感、电子皮肤等领域。

关键词：氧化石墨烯聚丙烯酸凝胶导电黏附

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