高温及等离子体环境下液态锡与钨筛网的相容性研究

作者：高英玮; 王博; 郭恒鑫; 陈波; 陈建军; 王宏彬; 韦建军; 叶宗标^*; 芶富均

来源：四川大学学报(自然科学版), 2022, 59(05): 113-118.

DOI：10.19907/j.0490-6756.2022.054002

• 液态锡
• 氢等离子体
• 润湿
• 腐蚀
• CPS

本文利用真空管式炉和四川大学直线等离子体与材料表面相互作用平台(SCU-PSI),探究了静态高温以及高密度氢等离子体环境下液态锡(Sn)对钨基多孔筛网结构(CPS)的润湿及腐蚀行为.实验结果发现，在静态高温环境下液态Sn润湿钨筛网(4层150目)的阈值温度为950℃,且随着实验温度升高，润湿效果越好.当实验温度达到1050℃时，在钨筛网表面观察到大量SnO2棒状结构.这种棒状结构可能是由于管式炉中存在少量的氧气，在高温作用下Sn和氧气发生反应生成SnO2纳米晶.当液态Sn-CPS结构进一步被离子通量为7.71×1022 m-2·s-1和热负荷为54.55 kW·m-2的氢等离子体辐照时，钨筛网出现大面积断裂，形成丝状结构；而在没有液态Sn润湿的情况下，钨筛网表面没有出现类似损伤.这可能是在高密度氢等离子体辐照作用下，氢等离子体与SnO2的协同作用加剧了钨筛网的损伤，造成了钨丝硬化断裂.本文的实验结果为未来液态Sn-CPS在聚变装置中的实际应用提供了一定的参考.

• 单位
  四川大学