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