近日，中科院合肥研究院等離子體所聚變堆材料及部件研究室博士生劉才斌在氫同位素輸運的同位素效應(yīng)研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在Nuclear Fusion期刊上[1]。

　　國際熱核聚變實驗堆ITER測試包層模塊（TBM）的一項重要任務(wù)是評估氚增殖效率，但來自于等離子體的氚會轟擊滲透進(jìn)入TBM，并與增殖的氚混合，進(jìn)而影響氚增殖效果評估。考慮到等離子體中含有氘、氚兩種氫同位素粒子，其共滲透行為將顯著區(qū)別于單同位素的情況，對于該現(xiàn)象還有諸多科學(xué)問題亟待解答。例如：氫同位素在低活化鋼中的擴(kuò)散過程是否服從經(jīng)典質(zhì)量效應(yīng)？ 同位素效應(yīng)的溫度依賴性如何？ 粒子入射能量對其有何影響？

　　針對上述科學(xué)問題，課題組與ITER以及核工業(yè)西南物理研究院合作，基于TBM第一壁低活化鋼材料CLF-1，以氫氘模擬氘氚，開展了混合等離子體驅(qū)動滲透的同位素效應(yīng)研究。實驗發(fā)現(xiàn)混合等離子驅(qū)動的氫同位素滲透仍然服從經(jīng)典的質(zhì)量效應(yīng)，且該質(zhì)量效應(yīng)在不同溫度以及粒子入射能量條件下基本保持不變。

　　本工作詳細(xì)研究了混合等離子體驅(qū)動滲透的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)滲透行為，有助于預(yù)測ITER TBM第一壁的氚滲透量，也可為未來聚變堆中的氚滲透評估提供參考。

　　[1] Cai-Bin Liu et al 2022 Nucl. Fusion 62 126017

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac9193 

　　圖一：混合等離子驅(qū)動滲透平臺示意圖 

　　圖二：混合等離子體驅(qū)動滲透的質(zhì)量效應(yīng) 

　　圖三：混合等離子體驅(qū)動滲透的溫度效應(yīng)