近日，中科院合肥研究院核能安全所郁杰/陳志斌課題組在聚變堆新型偏濾器靶板設(shè)計方面取得新進展，研究成果以“A novel liquid lithium jet-cooled finger-type divertor target concept for fusion power plant application”發(fā)表于國際核聚變領(lǐng)域權(quán)威期刊Nuclear Fusion。汪振為第一作者，張世超為通訊作者。 

　　聚變堆偏濾器面臨高能中子輻照環(huán)境下高熱負(fù)荷的移除難題。現(xiàn)有研究主要在ITER鎢銅穿管型偏濾器冷卻方案的基礎(chǔ)上開展優(yōu)化，雖然已基本滿足20 MW/m²載熱要求，但在高能中子輻照環(huán)境下長期運行，仍存在材料輻照蠕變失效等諸多問題需要探索。 

　　課題組基于液態(tài)金屬鋰?yán)鋮s劑優(yōu)異的除熱能力，提出了一種液態(tài)鋰射流冷卻的手指型偏濾器新概念，其具有以下優(yōu)點：(1)液態(tài)鋰具有優(yōu)良的傳熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)比水高2個數(shù)量級，而其密度比水小，對泵的功率要求更低。(2) 液態(tài)鋰可以在高溫下工作（沸點高達1342 ℃），從而獲得更高的熱效率，且無需擔(dān)心臨界熱流密度的限制。(3) 鋰與鎢合金在低于1370℃的溫度下材料相容性良好，可以避免使用銅合金作為熱沉材料。經(jīng)過熱工水力、結(jié)構(gòu)力學(xué)和磁流體效應(yīng)等的分析表明，該方案的溫度、應(yīng)力均能維持在材料允許范圍內(nèi)，且磁流體對壓降和傳熱的影響相當(dāng)有限。該方案為解決聚變堆偏濾器高熱負(fù)荷的移除問題提供了一種新的選項。 

　　該研究成果獲得國家重點研發(fā)計劃項目以及國家自然科學(xué)基金的資助。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1088/1741-4326/abe7d1 

　　圖1. 液態(tài)鋰射流冷卻的手指型偏濾器靶板方案設(shè)計 

　　圖2. 溫度和應(yīng)力分析結(jié)果