阅读说明：本技术 液态偏滤器和改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法 (Liquid divertor and method for improving spreading characteristics of surface membrane flow of liquid divertor ) 是由 倪明玖 阳倦成 刘佰奇 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供液态偏滤器和改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法,涉及磁约束核聚变装置技术领域,具体地,在该液态偏滤器的固体壁面上覆盖有金属丝网；该改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法则包括在液态偏滤器的固体壁面上安装覆盖液态偏滤器的固体壁面的金属丝网。本发明缓解了现有技术中存在的液态锂所形成的膜流无法较好地在液态偏滤器的固体壁面形成均匀、稳定的大面积铺展的技术问题。(The invention provides a liquid divertor and a method for improving the spreading characteristic of a surface membrane flow of the liquid divertor, which relate to the technical field of a magnetic confinement nuclear fusion device, in particular to a method for improving the spreading characteristic of the surface membrane flow of the liquid divertor, wherein a metal wire mesh is covered on the solid wall surface of the liquid divertor; the method for improving the membrane flow spreading characteristic on the surface of the liquid divertor comprises the step of installing a metal wire mesh covering the solid wall surface of the liquid divertor on the solid wall surface of the liquid divertor. The invention solves the technical problem that the membrane flow formed by the liquid lithium in the prior art cannot be well spread on the solid wall surface of the liquid divertor uniformly and stably in a large area.)

液态偏滤器和改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法

技术领域

本发明涉及磁约束核聚变装置技术领域，尤其是涉及一种液态偏滤器和改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法。

背景技术

磁约束核聚变是实现核聚变能和平利用的一个十分重要的途径，然而，磁约束核聚变装置的实现还需要解决一系列的科学和技术问题，全世界的科学家正在为此努力，其中，面对等离子第一壁的部件就是亟需实现的重要部件之一。磁约束聚变堆中心等离子体温度极高，高达几亿度，这种高温等离子体一方面需要采用强磁场进行约束，同时也需要液态偏滤器部件来实现能量传递和等离子杂质的排出的功能，具有液态锂膜流覆盖的液态偏滤器是其中的一个较优方案之一；然而，由于锂的较大表面张力、与固壁的润湿性较差、环境的强磁场和大温度梯度使得液态锂所形成的膜流无法较好地在液态偏滤器的固体壁面形成均匀、稳定的大面积铺展，液态偏滤器的固体壁面上未被锂膜流覆盖的区域将直接被高温等离子体烧蚀进而导致液态偏滤器部件的整体破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态偏滤器和改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法，以缓解现有技术中存在的液态锂所形成的膜流无法较好地在液态偏滤器的固体壁面形成均匀、稳定的大面积铺展的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种液态偏滤器，在所述液态偏滤器的固体壁面上覆盖有金属丝网。

在可选的实施方式中，所述金属丝网采用不锈钢或钼或钨制成。

在可选的实施方式中，所述金属丝网包括多根横向金属丝和多根纵向金属丝；

多根所述横向金属丝之间两两相互平行且相互间隔；多根所述纵向金属丝之间两两相互平行且相互间隔，且多根所述横向金属丝与多根所述纵向金属丝之间相互连接形成网状。

在进一步可选的实施方式中，所述金属丝网的网孔形成为正方形。

在更进一步可选的实施方式中，以所述横向金属丝的横截面圆直径为R1，以所述纵向金属丝的横截面圆直径为R2，以所述金属丝网的网孔的边长为D，则：D＝2R1＝2R2。

在更进一步可选的实施方式中，0mm<D≤10mm；且0mm<R1＝R2≤5mm。

在可选的实施方式中，所述金属丝网通过螺钉连接于所述液态偏滤器的固体壁面上。

在可选的实施方式中，所述金属丝网点焊连接于所述液态偏滤器的固体壁面上。

在可选的实施方式中，所述金属丝网为席型网。

第二方面，本发明实施例提供一种改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法，包括在液态偏滤器的固体壁面上安装覆盖所述液态偏滤器的固体壁面的金属丝网。

本发明实施例能够实现如下有益效果：

第一方面，本发明实施例提供一种液态偏滤器，在液态偏滤器的固体壁面上覆盖有金属丝网。

在本发明实施例中，通过使流动的液态锂在金属丝网内形成稳定的液态锂层进而达到被铺展表面预先全覆盖液态锂的效果，由于液态偏滤器的固体壁面已被液态锂预润湿，后面继续流出的液态锂在这种锂预润湿表面流动时能够达到完全铺展的效果；同时，由于金属丝网结构的特殊性，其各个网孔之间是互通的，这样也能实现锂膜流在流动过程中金属丝网内各个网孔内部的锂实时更新的效果，从而减小固体壁面上杂质的沉积。本实施例能够实现液态偏滤器固体壁面上液态锂膜100％的覆盖效果。

综上，本实施例至少缓解了现有技术中存在的液态锂所形成的膜流无法较好地在液态偏滤器的固体壁面形成均匀、稳定的大面积铺展的技术问题，使得液态锂偏滤器初步具备了其预期的功能，将对液态锂偏滤器在实际磁约束聚变堆中的应用做好铺垫。

第二方面，本发明实施例提供一种改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法，包括在液态偏滤器的固体壁面上安装覆盖液态偏滤器的固体壁面的金属丝网；其效果可参见本发明实施例第一方面提供的液态偏滤器获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的液态偏滤器的固体壁面上覆盖有金属丝网状态下的俯视图；

图2为本发明实施例提供的液态偏滤器的固体壁面上覆盖有金属丝网状态下的侧视图。

图标：1-金属丝网；10-网孔；11-横向金属丝；12-纵向金属丝；2-固体壁面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“纵向”、“横向”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“横向”、“纵向”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“横向”仅仅是指其方向相对“纵向”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供一种液态偏滤器，参照图1和图2，在该液态偏滤器的固体壁面2上覆盖有金属丝网1，其中，虚线箭头指示方向为液态锂膜流动方向。

在本发明实施例中，通过使流动的液态锂在金属丝网1内形成稳定的液态锂层进而达到被铺展表面预先全覆盖液态锂的效果，由于液态偏滤器的固体壁面2已被液态锂预润湿，后面继续流出的液态锂在这种锂预润湿表面流动时能够达到完全铺展的效果；同时，由于金属丝网1结构的特殊性，其各个网孔10之间是互通的，这样也能实现锂膜流在流动过程中金属丝网1内各个网孔10内部的锂实时更新的效果，从而减小固体壁面2上杂质的沉积。本实施例能够实现液态偏滤器固体壁面2上液态锂膜100％的覆盖效果。更具体地，如图1所示，液态锂膜从膜流的出口流出，沿着图1中的虚线箭头方向向下流动，由于金属丝网结构具有网孔10，液态锂膜在向下流动过程中会不断在网孔10内聚集而形成一层与网孔10尺寸相当的初始液膜，这层液膜能很好地覆盖液态偏滤器的固体壁面2；当第一次流动过后，液膜已完全覆盖于整个固体壁面2，此后，从膜流出口狭缝流出的液态锂相当于在完全覆盖着同种流动介质的固体表面流动，这样就完全解决了液态锂在固体壁面2的润湿性问题，能使锂膜流一直处于全覆盖固体壁面2的状态。同时，由于金属丝网1的编织类结构，各个网孔10之间并非绝对独立的，即，各个网孔10中间存在着一些流动的通道，这样就避免了锂在单一网孔10内沉积现象的产生。

综上，本实施例至少缓解了现有技术中存在的液态锂所形成的膜流无法较好地在液态偏滤器的固体壁面2形成均匀、稳定的大面积铺展的技术问题，使得液态锂偏滤器初步具备了其预期的功能，将对液态锂偏滤器在实际磁约束聚变堆中的应用做好铺垫。

继续参照图1和图2，在本实施例的多个可选实施方式中，较为优选地，上述金属丝网1采用不锈钢或钼或钨制成。

继续参照图1和图2，在本实施例的多个可选实施方式中，较为优选地，金属丝网1包括多根横向金属丝11和多根纵向金属丝12；多根横向金属丝11之间两两相互平行且相互间隔；多根纵向金属丝12之间两两相互平行且相互间隔，且多根横向金属丝11与多根纵向金属丝12之间相互连接形成网状；虚线箭头指示的液态锂膜流动方向垂直于横向金属丝11且平行于纵向金属丝12，以提高液态锂膜流动于液态偏滤器的固体壁面2上的均匀度。

为进一步加强流动均匀性，进一步优选地，金属丝网1的网孔10形成为正方形。

继续参照图1和图2，更进一步优选地，以横向金属丝11的横截面圆直径为R1，以纵向金属丝12的横截面圆直径为R2，以金属丝网1的网孔的边长为D，则：D＝2R1＝2R2；更进一步优选地，0mm<D≤10mm，较佳地，1mm≤D≤10mm；且0mm<R1＝R2≤5mm，例如但不限于，使D为1mm，R1＝R2＝0.5mm，或者，使D为6mm，R1＝R2＝3mm，或者，使D为10mm，R1＝R2＝5mm等。

另外，在本实施例的可选实施方式中，金属丝网1通过螺钉连接于液态偏滤器的固体壁面2上，或者，金属丝网1点焊连接于液态偏滤器的固体壁面2上。

另外，在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，金属丝网1为席型网。

实施例二

本实施例提供一种改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法，参照图1和图2，该改善液态偏滤器表面膜流铺展特性的方法包括：在液态偏滤器的固体壁面2上安装覆盖液态偏滤器的固体壁面的金属丝网1。

在本发明实施例中，通过在液态偏滤器的固体壁面2上安装覆盖液态偏滤器的固体壁面的金属丝网1，使流动的液态锂在金属丝网1内形成稳定的液态锂层进而达到被铺展表面预先全覆盖液态锂的效果，由于液态偏滤器的固体壁面2已被液态锂预润湿，后面继续流出的液态锂在这种锂预润湿表面流动时能够达到完全铺展的效果；同时，由于金属丝网1结构的特殊性，其各个网孔10之间是互通的，这样也能实现锂膜流在流动过程中金属丝网1内各个网孔10内部的锂实时更新的效果，从而减小固体壁面2上杂质的沉积。本实施例能够实现液态偏滤器固体壁面2上液态锂膜100％的覆盖效果。更具体地，如图1所示，液态锂膜从膜流的出口流出，沿着图1中的虚线箭头方向向下流动，由于金属丝网结构具有网孔10，液态锂膜在向下流动过程中会不断在网孔10内聚集而形成一层与网孔10尺寸相当的初始液膜，这层液膜能很好地覆盖液态偏滤器的固体壁面2；当第一次流动过后，液膜已完全覆盖于整个固体壁面2，此后，从膜流出口狭缝流出的液态锂相当于在完全覆盖着同种流动介质的固体表面流动，这样就完全解决了液态锂在固体壁面2的润湿性问题，能使锂膜流一直处于全覆盖固体壁面2的状态。同时，由于金属丝网1的编织类结构，各个网孔10之间并非绝对独立的，即，各个网孔10中间存在着一些流动的通道，这样就避免了锂在单一网孔10内沉积现象的产生。

综上，本实施例至少缓解了现有技术中存在的液态锂所形成的膜流无法较好地在液态偏滤器的固体壁面2形成均匀、稳定的大面积铺展的技术问题，使得液态锂偏滤器初步具备了其预期的功能，将对液态锂偏滤器在实际磁约束聚变堆中的应用做好铺垫。

参照图2，以液态偏滤器安装后其固体壁面2与水平面之间的夹角大小为θ，则θ由实际磁约束聚变堆中的液态偏滤器的安装位型决定，具体地，θ大于等于0°且小于等于180°。

继续参照图1和图2，在本实施例的多个可选实施方式中，较为优选地，上述金属丝网1采用不锈钢或钼或钨制成。

继续参照图1和图2，在本实施例的多个可选实施方式中，较为优选地，金属丝网1包括多根横向金属丝11和多根纵向金属丝12；多根横向金属丝11之间两两相互平行且相互间隔；多根纵向金属丝12之间两两相互平行且相互间隔，且多根横向金属丝11与多根纵向金属丝12之间相互连接形成网状；虚线箭头指示的液态锂膜流动方向垂直于横向金属丝11且平行于纵向金属丝12，以提高液态锂膜流动于液态偏滤器的固体壁面2上的均匀度。

为进一步加强流动均匀性，进一步优选地，金属丝网1的网孔10形成为正方形。

继续参照图1和图2，更进一步优选地，以横向金属丝11的横截面圆直径为R1，以纵向金属丝12的横截面圆直径为R2，以金属丝网1的网孔的边长为D，则：D＝2R1＝2R2；更进一步优选地，0mm<D≤10mm，较佳地，1mm≤D≤10mm；且0mm<R1＝R2≤5mm，例如但不限于，使D为1mm，R1＝R2＝0.5mm，或者，使D为6mm，R1＝R2＝3mm，或者，使D为10mm，R1＝R2＝5mm等。

另外，在本实施例的可选实施方式中，金属丝网1通过螺钉连接于液态偏滤器的固体壁面2上，或者，金属丝网1点焊连接于液态偏滤器的固体壁面2上。

另外，在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，金属丝网1为席型网。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。