聚變堆真空室用標準螺紋緊固件防咬死銅鍍層麻點原因分析

馮思慶 ，卯鑫 *，劉鵬，彭學兵

1.中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所，安徽 合肥 230031

2.中國科學技術大學，安徽 合肥 230026

3.合肥科燁電物理設備制造有限公司，安徽 合肥 230088

托卡馬克聚變堆主機由杜瓦、冷屏、超導磁體、真空室、包層、偏濾器等幾大部件組成，各部件之間通過焊接或組裝的形式科學結合，構成聚變反應的真空腔室結構[1]。聚變反應過程中產生的大量熱載荷被包層和偏濾器內部的冷卻回路帶出真空室[2-3]，從而使真空室內的其他部件降至合適的溫度以下，以提高部件的工作壽命。在目前的聚變堆實驗裝置內，因實驗參數的不確定性及長期服役會造成零部件有不同程度的損壞，真空室內各零部件(尤其是與等離子體刮削層相交的偏濾器)的更換是不可避免的，這就要求部件具有可更換性，必須使用螺紋緊固件進行連接。磁約束聚變反應要求真空室內各部件所用材料都是無磁的，316L不銹鋼因具有較低的相對磁導率，是聚變堆結構件的首選材料，連接各部件之間的螺紋緊固件同樣是316L不銹鋼。316L不銹鋼硬度低、摩擦因數大，受力后螺紋易發生塑性變形，粘合性強，因而存在較高的咬死風險[4-6]。為防止咬死，提高零部件拆卸的可靠性，對螺紋緊固件表面電鍍防護層是較好的解決方案。銅具有較好的導熱性，是聚變堆真空室內的常用材料，又因具有較好的潤滑性和經濟性，被認為是防咬死的優選鍍層之一[7]。本文對螺紋緊固件銅鍍層麻點現象進行分析，確定了麻點產生的原因，為螺紋緊固件電鍍銅提供參考。……