ITER's enhanced heat flux (EHF) first wall (FW) provides thermal shielding to the other components behind it and limits its plasma boundary, consequently bearing high surface heat loads up to 4.7 MW m−2. China developed the EHF FW technologies in steady stages by making small mock-ups, semi-prototypes and a full-scale prototype (FSP), working toward series production at the Southwestern Institute of Physics. All the key technologies for bimetallic diffusion bonding, welding and assembly have been fully qualified. The Be armor tile size effects on thermal-fatigue performance have been evaluated using a pulsed high heat flux test with an EMS-400 electron beam facility. It was found that both the Be/CuCrZr bonding and its thermal-fatigue life are highly dependent on the tile size, and 12 × 12 mm2 Be tiles are acceptable for the required performance, either as individual tiles or in castellation by cutting larger ones. Small-scale mock-ups with such Be tiles survived 16 000 thermal cycles at 4.7 MW m−2, while EHF FW fingers with 16 × 16 mm2 Be tiles demonstrated unstable performance. In contrast, only BE tiles larger than 24 × 12 mm2 showed reliable diffusion bonding with the CuCrZr heat sink by hot isostatic pressing and consequently should be castellated into smaller ones. The manufacturing of the FSP finger goes through complex thermal cycles, using CuCrZr alloys in age-strengthening plus cold-rolling states, enabling it to maintain its tensile strength to the level of 285 MPa and its mean grain size less than 100 µm. The pipe welding for finger pairing and its assembly with the central beam are demonstrated, including enabling welding to be carried out twice for repair in a narrow space. The FSP showed good finger alignment, dimensional control and reliable vacuum tightness without any blockage of cooling channels.
ITERの高熱流束(EHF)第一壁(FW)は、その後方にある他の構成要素への熱遮蔽を提供し、プラズマ境界を制限するため、結果として最大4.7 MW m−2の高い表面熱負荷を受ける。中国は、南西物理研究所で、小型モックアップ、半原型、実寸大プロトタイプ(FSP)を製作することにより、EHF FW技術を段階的に開発し、量産に向けて作業してきた。異種金属拡散接合、溶接、組立のすべての主要技術は完全に認定されている。Beアーマータイルのサイズが熱疲労性能に及ぼす影響は、EMS-400電子ビーム装置を用いたパルス高熱流束試験によって評価された。Be/CuCrZr接合とその熱疲労寿命の両方がタイルサイズに強く依存することが見出され、12 × 12 mm2のBeタイルは、個別タイルとしても、より大きなものを切断したカステレーションとしても、要求性能に対して許容可能である。そのようなBeタイルを備えた小型モックアップは、4.7 MW m−2で16 000熱サイクルに耐えた一方、16 × 16 mm2のBeタイルを備えたEHF FWフィンガーは不安定な性能を示した。対照的に、24 × 12 mm2より大きいBEタイルのみが、熱間等方圧加圧によるCuCrZrヒートシンクとの信頼性の高い拡散接合を示し、その結果、より小さなものにカステレーション化されるべきである。FSPフィンガーの製造は、時効強化と冷間圧延の状態のCuCrZr合金を使用して複雑な熱サイクルを経るが、これにより引張強度は285 MPaのレベルに、平均結晶粒径は100 µm未満に維持される。フィンガーペアリングのための溶接と、中央ビームへのその組立が実証されており、これには狭い空間での修理のために溶接を2回実施できることも含まれる。FSPは、良好なフィンガー位置合わせ、寸法管理、そして冷却チャネルの閉塞なしに信頼性の高い真空気密性を示した。