термодинамка. ПрезентацияЮнес. Движение расплавленного металлического слоя по поверхности защитных покрытий вакуумной камеры тяр д. Д. Юнес
 Скачать 4.88 Mb.
|
|
Движение расплавленного металлического слоя по поверхности защитных покрытий вакуумной камеры ТЯР Д.Д.Юнес Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований. Выпускная квалификационная работа Москва - 2022 Цель работы: Определить пороговые тепловые нагрузки, при которых достигается температура кипения на поверхности вольфрамовых защитных покрытий вакуумной камеры ТЯР. Определить максимальную плотность энергии, которую способен поглотить материал при тепловом воздействии Задачи:
Плазменная установка КСПУ-Т
Ресивер Мишенная камера Ускоритель Тепловая нагрузка: 1.5 МДж/м2 Длительность воздействия: 0.1 мс Плотность мощности: 2 ГВт/м2 Фактор теплового воздействия: 55МДж/м2с0,5 Схема облучения мишени Обзор экспериментальных работ Рисунок 2. Кратер эрозии на поверхности стальной мишени после облучения плазменным потоком КСПУ-Т*. *Позняк И.М., Климов Н.С., Подковыров В.Л. и др. Эрозия металлов при воздействии интенсивных потоков плазмы – ВАНТ, Сер. Термоядерный синтез, 2012, Т. 35, № 4, С. 23-33. Обзор экспериментальных работ а) б) Рисунок 3.а) Мишень из ниобия после серии облучений плазмой* б) ниобиевая мишень после 25 воздействий плазменного потока** *Мартыненко Ю.В. Движение расплавленного слоя металла и капельная эрозия при воздействии плазменных потоков характерных для переходных режимов ИТЭР – ВАНТ, Сер. Термоядерный синтез, 2014, Т. 37, №2, С.53-59. **Позняк И.М., Климов Н.С., Подковыров В.Л. и др. Эрозия металлов при воздействии интенсивных потоков плазмы – ВАНТ, Сер. Термоядерный синтез, 2012, Т. 35, № 4, С. 23-33. Обзор экспериментальных работ Рисунок 4. Сравнение рельефа поверхности на ниобиевой и стальной мишенях * *Мартыненко Ю.В. Движение расплавленного слоя металла и капельная эрозия при воздействии плазменных потоков характерных для переходных режимов ИТЭР – ВАНТ, Сер. Термоядерный синтез, 2014, Т. 37, №2, С.53-59. Обзор теоретических моделей Рисунок 5. Действие плазменного “ветра” на волну расплава. [2] Тангенциальное касательное напряжение: Оценка скорости движения расплава: 𝑣𝑟 ≈ 〈𝜕𝜎/𝜕𝑇〉Δ𝑇𝛿/𝜇 ≈ 5∙м/с [1] Позняк И.М., Климов Н.С., Подковыров В.Л. и др. Эрозия металлов при воздействии интенсивных потоков плазмы – ВАНТ, Сер. Термоядерный синтез, 2012, Т. 35, № 4, С. 23-33. [2] Мартыненко Ю.В. Движение расплавленного слоя металла и капельная эрозия при воздействии плазменных потоков характерных для переходных режимов ИТЭР – ВАНТ, Сер. Термоядерный синтез, 2014, Т. 37, №2, С.53-59. [3] Linke J., Akiba M., Bolt H. et al. — Ibid., 1994, vol. 212—215, p. 767. [4] Belan V.G., Levashov V.F., Maynashev V.S. et al. — Ibid., 1996, vol. 233—237, p. 763.
Таблица 1. Сетка по глубине
Таблица 2. Сетка по времени Рисунок 6. График зависимости теплоемкости от температуры T. 5828К 3653К Пороговые тепловые нагрузки при которых достигаются температуры кипения Рисунок 8. Форма импульса нагрева материала тепловым потоком Пороговые тепловые нагрузки при которых достигается температура кипения Рисунок 9. Кипение Плавление Пороговые тепловые нагрузки при которых достигается температура кипения Рисунок 10. Пороговая тепловая нагрузка, равная . Предельные тепловые нагрузки, поглощаемые материалом Рисунок 11. Зависимость температуры от координаты в слое вольфрама через 1 мс теплового воздействия. Значение предельной тепловой нагрузки: МДж/м2 при t=1 мс =26.6 МДж/м2** d = 0.58 мм вольфрама будет испаряться за один срыв *Pitts R.A., Carpentier S., Escourbiac F. et al. A full tungsten divertor for ITER: Physics issues and design status// Journal of Nuclear Materials. 2013. V. 438. P S48-S56. *Pitts R.A., Carpentier S., Escourbiac F. et al.Physics basis and design for the ITER plasma-facing components// Journal of Nuclear Materials.2011.V. 415. P S957-S964. Спасибо за внимание! |