核聚变装置用钨合金屏蔽件

钨合金屏蔽件图片

核聚变装置用钨合金屏蔽件(Tungsten Alloy Radiation Shield)是安装在托卡马克(Tokamak)等核聚变装置特定区域的高密度防护组件,主要针对聚变过程中产生的中子、γ射线及高能粒子辐射,对诊断设备、探测器、端口和其他敏感部件进行局部屏蔽。核聚变装置中的辐射防护通常不是单一材料完成,而是根据中子能谱、热负荷和安装空间采用不同材料组合。钨合金更适合承担高密度局部屏蔽、结构防护及高温区域防护等任务。

1.为什么选择钨合金用于核聚变装置屏蔽?
(1)降低射线辐射:钨的原子序数为74,密度为16.7–18.8 g/cm³,对γ射线具有较强的吸收和衰减能力,可减少屏蔽结构的厚度和体积,适合端口、诊断设备等空间受限区域。
(2)承受高温热负荷:具有良好的高温稳定性,可适应聚变装置局部高温和较大热负荷环境。
(3)抵抗长期辐照:具有较好的高温强度和辐照稳定性,可用于长期受到中子、γ射线及高能粒子辐照的局部防护结构。
(4)承受粒子冲击:具有较好的耐热冲击和抗粒子轰击能力,可用于靠近等离子体区域的防护部件,减小高能粒子和热流造成的材料损伤。
(5)适应复杂结构:可加工成屏蔽块、屏蔽板、屏蔽环、诊断防护件及准直结构,适配聚变装置内部复杂空间和安装接口。
(6)组合多种材料:可根据辐射环境选择W-Ni-Fe、W-Ni-Cu等钨基重合金,并结合不锈钢、碳化硼(B₄C)等材料,针对不同辐射类型进行组合防护。
钨合金并非聚变装置中子屏蔽的唯一材料。由于中子穿透能力较强,实际屏蔽设计通常需要结合中子吸收材料、结构材料和γ射线屏蔽材料进行综合配置。

2.中钨智造核聚变装置用钨合金屏蔽件的应用
(1)诊断设备局部防护:安装在诊断端口、探测器及相关设备周围,降低中子和γ射线对检测元件的辐照影响,帮助保持诊断系统稳定工作。
(2)高热负荷区域防护:用于第一壁、偏滤器等靠近等离子体的局部防护结构,承受热流和粒子轰击。
(3)端口区域辐射防护:用于诊断端口、观察通道、设备接口及其他贯穿区域的局部屏蔽,在满足设备安装和信号传输要求的同时降低辐射影响。
(4)敏感部件局部屏蔽:安装在探测器、传感器及其他辐射敏感部件周围,通过局部屏蔽降低辐射通量和累积剂量,减少辐照对设备性能的影响。

4.中钨智造核聚变装置用钨合金屏蔽件的规格
(1)材料:W-Ni-Fe、W-Ni-Cu等钨基重合金
(2)钨含量:90%–97%
(3)密度:16.7–18.8 g/cm³
(4)结构:屏蔽块、屏蔽板、屏蔽环、诊断防护件、准直结构及异形组件
(5)尺寸:根据客户需求定制

中钨智造(CTIA GROUP)深耕钨合金制造领域近30年,具备粉末冶金和精密加工能力,可根据客户需求定制加工屏蔽块、屏蔽环、诊断防护件及复杂异形组件,并进行尺寸、接口和结构适配,满足聚变装置对材料性能、加工精度和长期运行稳定性的要求。

 

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