偏滤器脱靶状态验证检测

检测项目

热负荷分布测量：通过红外热像仪或热电偶阵列获取偏滤器靶板表面温度分布数据，检测参数包括温度测量精度±0.5℃，空间分辨率≤1mm。

粒子通量密度监测：利用朗缪尔探针或静电诊断装置测量等离子体粒子入射通量，检测参数涉及粒子能量范围1eV~100keV，通量测量误差≤5%。

表面形貌变化分析：采用原子力显微镜或白光干涉仪检测靶板表面刻蚀深度与粗糙度，检测参数包括表面粗糙度Ra测量范围0.01μm~10μm，刻蚀深度分辨率0.1nm。

材料成分迁移检测：通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析靶材元素扩散情况，检测参数涵盖元素检测限0.1ppb，定量分析误差≤2%。

热应力分布计算：基于有限元分析结合应变片测量，评估热循环引起的应力集中区域，检测参数包括应变测量精度±1με，温度-应力耦合误差≤3%。

等离子体杂质含量测定：利用真空紫外光谱仪（VUV）监测杂质离子辐射强度，检测参数涉及杂质种类覆盖C、O、Fe等，辐射强度测量范围1e-5~1e-2W/cm²。

脱靶阈值判定测试：通过调节放电电流与磁场强度，确定靶板从约束状态转为脱靶状态的临界参数，检测参数包括电流调节步长0.1kA，磁场强度测量精度0.01T。

辐射损耗率计算：基于功率平衡方程测量等离子体总功率与辐射功率差值，检测参数涉及功率测量误差≤1%，辐射功率谱分辨率0.1nm。

部件疲劳寿命评估：通过疲劳试验机模拟热机械循环载荷，统计靶板裂纹萌生周期，检测参数包括载荷循环次数≥10⁶次，应力幅值控制精度±2%。

密封性能衰减检测：利用氦质谱检漏仪监测冷却管道密封界面泄漏率，检测参数涉及泄漏率测量下限1×10⁻⁹Pa·m³/s，响应时间≤10s。

检测范围

偏滤器靶板材料：包括钨基合金（W-La₂O₃）、钼基合金（Mo-Re）等，用于承受高能粒子轰击的第一壁关键部件。

第一壁防护涂层：如碳化硅纤维增强陶瓷（SiC/SiC）、氧化钇稳定氧化锆（YSZ）涂层，用于降低靶材溅射率。

等离子体面对接结构：包含铜铬锆合金连接件、钒合金紧固件，实现偏滤器模块间的热与机械连接。

偏滤器冷却管道：涉及镍基高温合金管（Inconel 625）、不锈钢毛细管（316L），用于导出靶板吸收的热量。

真空室绝热层：包括多层复合隔热毡（MLI）、气凝胶隔热板，减少热量向真空室外侧传导。

等离子体诊断窗口：如蓝宝石观察窗（Al₂O₃）、石英玻璃视镜（SiO₂），用于实时观测等离子体与靶板相互作用。

偏滤器支撑结构：采用高强度钛合金支架（Ti-6Al-4V）、碳纤维增强复合材料支座，提供结构稳定性。

中性束注入系统接口：包含铍铜合金法兰（Be-Cu）、无氧铜导电杆（OFHC Cu），用于中性束能量传输与接地。

磁约束装置边缘部件：如包层模块（SiC包层）、偏滤器过渡段（低活化钢CLF-1），承担中子辐射屏蔽与热传导功能。

放射性废物容器：包括铅硼聚乙烯屏蔽罐（Pb-B-PE）、不锈钢包壳（304L），用于暂存放射性活化产物。

检测标准

ASTM E399-2020金属材料平面应变断裂韧性试验方法，规定KIC测试的试样制备与加载要求。

ISO 17025:2017检测和校准实验室能力的通用要求，规范实验室管理体系与检测结果有效性。

GB/T 13384-2008机电产品包装通用技术条件，指导偏滤器部件运输包装的防护性能检测。

ASTM A240/A240M-2020不锈钢板标准规范，明确偏滤器支撑结构用不锈钢板的力学与腐蚀性能要求。

ISO 6892-1:2021金属材料拉伸试验方法，规定室温与高温下靶板材料的拉伸性能测试方法。

GB/T 2039-2016金属拉伸蠕变及持久试验方法，用于评估偏滤器材料在长期热负荷下的变形特性。

ASTM E112-2021金属平均晶粒度测定方法，通过截点法或面积法测量靶材热处理后的晶粒尺寸。

ISO 14703:2019核设施通风系统设计标准，指导偏滤器冷却系统的气流组织与放射性气溶胶控制检测。

GB/T 15729-2016离子注入机性能测试方法，适用于偏滤器表面改性处理的离子注入剂量与能量均匀性检测。

ASTM D2240-2021橡胶邵氏硬度计的检验与校准，用于偏滤器密封橡胶圈的硬度性能检测。

检测仪器

激光热导仪（Laser Flash Analyzer）：通过脉冲激光加热样品背面并记录正面温度响应，用于测量偏滤器材料的热扩散率与热导率，测量范围覆盖0.1~1000mm²/s，温度范围室温~1500℃。

扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）：配备能谱仪（EDS），可观察靶板表面微观形貌并分析元素组成，分辨率≤1nm，EDS元素检测范围Be~U。

X射线衍射仪（X-Ray Diffractometer, XRD）：采用Cu靶Kα辐射，分析材料物相组成与残余应力，2θ扫描范围5°~90°，角度分辨率0.02°。

等离子体诊断系统（Plasma Diagnostic System）：集成朗缪尔探针、磁探针与光学发射光谱仪（OES），同步测量等离子体密度、温度与杂质辐射，密度测量范围1e10~1e14m⁻³，温度范围0.1~10eV。

电子万能试验机（Universal Testing Machine, UTM）：配置高温环境箱与引伸计，用于测试靶板材料的高温拉伸、蠕变与疲劳性能，最大载荷500kN，温度范围室温~1200℃。

红外热像仪（Infrared Thermal Imager）：采用碲镉汞（MCT）探测器，获取靶板表面温度分布图像，光谱范围3~5μm，热灵敏度≤0.02℃。

动态机械分析仪（Dynamic Mechanical Analyzer, DMA）：通过施加正弦交变载荷，测量材料的热机械性能，频率范围0.01Hz~100Hz，温度范围-150℃~600℃。

气相色谱-质谱联用仪（Gas Chromatography-Mass Spectrometer, GC-MS）：用于分析偏滤器真空室放气成分，质量数范围1~3000Da，检测限≤1pg。

高频电磁感应加热设备（High-Frequency Induction Heater）：通过电磁感应产生涡流加热，模拟等离子体热负荷，功率范围5~50kW，温度控制精度±10℃。

真空检漏仪（Vacuum Leak Detector）：采用氦质谱原理，检测冷却管道与密封界面的泄漏率，最小可检泄漏率1×10⁻¹²mbar·L/s，响应时间≤5s。