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PSIEC辐照装置核心组件交付,赋能聚变堆材料多场耦合研究

近日,果果仪器顺利完成一项重要交付——为某高校的第一壁材料直线等离子体辐照装置(PSIEC:Plasma-Surface Interaction system under Extreme Conditions)提供定制辐射拉伸热台与定制辐射热台。该批设备将集成至PSIEC装置中,支撑面向等离子体第一壁材料(PFM)在粒子/应力/热负荷多场耦合环境下的辐照损伤与燃料滞留行为研究。



◑ 客户需求:模拟聚变堆极端工况,突破多场耦合原位测试瓶颈


在PSIEC装置的实际运行场景中,该用户面临以下核心挑战:

❶ 高温与应力协同加载困难:PSIEC装置拟通过样品台对试样施加预应力载荷,并通过主动加热模拟聚变堆高温第一壁条件。常规温控设备难以在真空、磁场环境下同时实现800℃高温维持与1500N拉力的精确施加。


❷ 磁场与真空环境兼容性要求高:测试需在真空2×10⁻⁵ Pa、800-1200 Gauss磁场中开展,样品需维持在800℃并被等离子体束暴露(功率1-5kW)。常规加热与力学测试设备在强磁场与高真空环境下难以稳定运行,且易产生电磁干扰。


❸ 微弱信号采集与精确控制难度大:等离子体辐照实验对温度稳定性(±0.1℃)和位移精度(±1μm)要求极高,常规设备难以在复杂工况下实现高精度温控与力学反馈。


◑ 解决方案:果果仪器定制辐射拉伸热台与辐射热台


果果仪器为某高校的PSIEC装置定制开发了两款核心设备,在单一平台上分别实现了高温拉伸力学测试与高温辐照测试功能,核心参数如下:



• 定制辐射拉伸热台(H800/F1500N/V4-C01)

1、加热方式:电阻加热

2、温控范围:RT~800℃

3、温度稳定性:±0.1℃

4、温度传感器:热电偶

5、拉力量程:0~1500N

6、拉力精度:0.5% F.S.

7、位移距离:10mm

8、拉伸速度:0.1~10mm/min

9、位移精度:±1μm



• 定制辐射热台(H800/V4-C01)

1、加热方式:电阻加热

2、温控范围:RT~800℃

3、温度稳定性:±0.1℃

4、温度传感器:热电偶

5、光路:透射光路,铂合金保护板上留四个Φ9.5mm孔



两款设备均适配以下严苛测试环境:

• 真空度:2×10⁻⁵ Pa

• 磁场强度:800-1200 Gauss

• 样品维持温度:800℃

• 等离子体束暴露功率:1-5kW


 ● 三大核心优势


优势一:高温高精度温控,保障等离子体辐照实验可靠性

两款设备均采用电阻加热方式,温控范围覆盖室温至800℃,温度稳定性达±0.1℃,温度分辨率0.1℃。配合PID精密温控算法与热电偶传感器,可在真空与磁场环境下实现长时间稳定控温,满足PSIEC装置对第一壁材料高温辐照实验的严苛温控需求。



优势二:集成拉伸力学模块,实现粒子/应力/热负荷协同加载

定制辐射拉伸热台集成0-1500N拉力量程、0.5%F.S.拉力精度与10mm位移行程,拉伸速度0.1-10mm/min可调,位移精度达±1μm。该设备可在等离子体辐照过程中对试样同步施加预应力载荷,配合样品台主动加热功能,实现PSIEC装置设计的粒子/应力/热负荷协同作用实验环境。


优势三:真空与磁场环境深度适配,保障复杂工况下数据纯净

两款设备针对PSIEC装置的2×10⁻⁵ Pa高真空与800-1200 Gauss磁场环境进行专项设计,确保在等离子体束暴露(功率1-5kW)过程中温度控制与力学反馈的稳定性与可靠性。辐射热台另配备透射光路及铂合金保护板上的四个Φ9.5mm孔,为后续光学诊断预留接口,进一步拓展装置的原位表征能力。




交付现场:安装调试与操作培训

果果仪器技术团队完成设备安装与调试后,就辐射拉伸热台与辐射热台的操作流程、温控程序设置、拉伸控制参数调节、真空与磁场环境下的设备使用规范等环节开展了专项培训,确保该高校的PSIEC装置研究团队能够快速上手、独立开展多场耦合环境下的第一壁材料等离子体辐照实验。


本次交付的两款定制设备将正式纳入该高校的PSIEC装置的原位测试体系,支撑其在面向等离子体第一壁材料辐照损伤、燃料滞留行为及聚变堆壁材料服役性能等方向的前沿研究工作。


 ● 设备适配现场  



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