> 数据图表咨询下各位2.4 包层相关结构(第一壁/屏蔽层/偏滤器）：直面高温等离子体
2025-5-52.4 包层相关结构(第一壁/屏蔽层/偏滤器）：直面高温等离子体◼ 包层主要功能是屏蔽中子辐射、氚增殖、并将聚变反应产生的能量转化为热能传递出去，由第一壁、屏蔽模块构成。其中第一壁是直接面对等离子体的部件。◼ 包层第一壁：第一壁包括偏滤器和非偏滤器区域的第一壁，其直接面对高温等离子体，要承受高通量热负荷、中子辐照以及高温环境。其需具有以下特点：1）高熔点、高热导率，配合冷却系统长时间工作但损伤率低；2）低溅射产额、不与聚变反应物/产物发生化学反应，减少对等离子体的影响；3）氚等燃料的直流水平低；4）耐中子活化。此外还需考虑经济性。ITER和EAST均选择以钨作为第一壁材料。◼ 包层屏蔽模块：用于屏蔽中子并防止堆内放射物质泄漏。ITER包层屏蔽模块研制任务共计440块，中韩国各承担220块。2024年12月首批48件包层屏蔽模块已发往法国。◼ 偏滤器：1）用于排出热量及杂质。早期的磁约束聚变托卡马克以圆截面居多，此时热量、反应产生的杂质等不能及时排出，会造成真空室及内部部件被侵蚀并失效问题。因此逐渐发展出偏滤器等离子体位型。偏滤器是托卡马克装置重要的面向等离子体组件，其主要功能是排出聚变反应产物氦灰、中性粒子和杂质，以及排出承受的热量。2）钨偏滤器是首选。按照面向等离子体材料，可分为钨偏滤器和碳基（石墨、CFC）偏滤器，相比碳基材料，钨因为具有耐高温、溅射率低、低氢滞留率、导热系数高和强度高等优点已成偏滤器的首选面向等离子体材料。例如，ITER项目偏滤器的设计研究在2013年之前采用石墨盒体式偏滤器，2013年后采用全钨偏滤器。图： ITER包层第一壁图： ITER包层屏蔽模块图： ITER的偏滤器图：偏滤器位形示意图资料来源：ITER官网，王慧《聚变堆第一壁钨材料热负荷损伤行为研究》，张西洋《面向托卡马克聚变堆的偏滤器工程设计研究》，念飞飞《CFETR第一壁和偏滤器热负荷数值模拟研究》，东方电气公众号，华源证券研究17 
