液态锂回路的净化及在线检测系统.pdfVIP

第36卷 第3期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 V_0l_36．No．3 20】6年 9月 NuclearFusionandPlasmaPhysics Sep．2016 文章编号：0254—6086(2016)03—0271-05 DOI：i0．16568~．0254—6086．201603015 液态锂回路的净化及在线检测系统 薛晓艳 ，张卫卫 ，左浩毅 ，欧 巍2， 曹小岗2 杨党校2，陈顺礼2，萄富均2 (1．四川大学物理与科学技术学院，成都 610064；2．四川大学原子核科学技术研究所，成都 610064) 摘 要：介绍了液态锂回路中的净化及在线检测装置。该装置采用了冷阱法和热阱法，使回路中产生的C、 O、N和氢同位素等杂质降至 10wppm 以下。目前，已经利用四电极测电阻法测量了放锂前后的电阻随温度的变 化曲线，再经过多项式拟合，计算得到了纯锂的电阻率随温度变化的函数。 关键词：锂；杂质；电阻；净化；在线检测 中图分类号：TL62l 文献标识码：A 1 引言 包括一个冷阱和两种热阱，用于把 Be、氢同位素、 液态锂作为聚变堆中很有前景的壁材料之一。 c、O、N杂质控制到允许值之下，其中冷阱和热 但是，还存在很多技术问题，诸如杂质问题。在液 阱的操作温度分别为 200。c(冷阱)、600。c(氮热阱) 态锂回路中，它可能来源于许多途径，诸如供应商 和 300。c(钇热阱)，N和氚的浓度应该分别控制到 提供的锂 、结构材料的扩散和腐蚀、核反应等[1，。 小于 10和 1wppm[引。 所以，在液态锂回路中必须设置净化系统 ，将锂回 为了研究液态锂与等离子体的相互作用，四川 路中的杂质浓度(主要是C、O、N和氢同位素等杂 大学PSI课题组设计和建造了液态锂回路。针对液 质)控制在允许值的范围内。 态锂回路中杂质净化问题，研制了一个小型的杂质 为了研究材料的相容性，意大利ENEA搭建了 净化及在线检测系统。目前，已经得到初步的实验 LIFUS一6回路，它由主回路和次回路组成，次回路 结果，这些结果将为液态锂回路内去除杂质提供技 主要用于清除锂中非金属杂质(如 C、H、O、N)。 术参考。 该净化系统利用冷阱法和热阱法将使锂中 c、O、 2 在线检测及净化装置 N 的含量小于 10wppm(wppm 为重量的百万分之 一 )，而氢的含量将减小到大约60wppm，其中冷阱 图1给出了液态锂回路之净化及在线检测装置 和热阱的操作温度分别为200和 600。C。实验结果 示意图。该装置主要由真空系统、充气系统 、温控 表明，对N的清除效率与N的浓度成线性关系3【’。 系统、检测系统及净化系统等构成。检测系统包括 电阻测试仪 、温度传感器、质量流量计和压力传感 日本为了在 IFMIF液态锂回路使用之前获得液态 锂的热工水力学数据 、验证靶结构设计和相关材料 器；净化系统包括储锂罐、熔锂罐、过滤罐及缓冲 的腐蚀数据 ，建立了世界上最大的液态锂实验回路 罐。其工作原理 ：首先，储锂罐中的固态锂通过锂 (ELTL)，主要由主回路和净化回路组成。净化系统 阀进入熔锂罐并由温控系统加热至液态，液态锂在 收稿 日期 ：2015—04—22：修订 日期：2016-05—26 基金项 目：国家磁约束核聚变能发展研究专项(2013GB114003)；国家自然科学基金11275135) 作者简