液态金属哈特曼流的焦耳热效应

运用数值模拟方法对液态金属锂在导电壁面的哈特曼流中因焦耳热引起的升温进行了计算。结果表明,在壁液交界面自冷包层的出口处由于导电壁面内感应电流产生的焦耳热所引起的升温将可能超过100°C。

涂层裂纹的MHD压降研究

目前的研究已表明，自冷包层中的MHD压降问题可以在与液态金属流体接触的通道壁上涂电绝缘陶瓷涂层或自修复涂层而得到很好的解决。但因热应力等因素引起陶瓷出现裂纹或剥落，在陶瓷涂层出现裂纹或剥落后的MHD压降需要开展相应的实验工作。考虑到低成本和方便的涂层工艺，本研究中的绝缘涂层使用了在回路的运行温度下与流体介质相容的聚氨基甲酸脂，用旋转加热法在外径为64mm、内径为57mm的导电实验段的内壁均匀地涂上2.65mm厚的聚氨基甲酯酯电绝缘涂层，涂后的流道内径为51．7mm，如图1所示，D1－D5为设置的模拟涂层裂纹的铜电极，电要直径为10mm，长为100mm。P1和P2为差压传感器接口，间距为500mm。LEVI探针可测量该方向上的MHD流速分布。P1和P2，电极D1－D5以及LEVI接口均位于电磁铁提供的均匀磁场区域，其方向与液态金属流速和外加磁场垂直。采用特殊的涂层工艺，使每个接口连接处的液态金属不会通过这些电极、差压接口以及LEVI接口与导电的实验段外壁短路，确保全绝缘和各种模拟裂纹的MHD压降实验的可靠性和准确性。

流体从分支管道流入引起的3维磁流体动力学效应

分支管道引起的磁流体动力学（MHD）效应是磁约束聚变堆液体金属包层或自冷包层的关键问题之一。然而，由于磁流体的复杂性和实验条件的限制，尤其2维（2D）和3维（3D）效应的实验数据还很少，分支管道的MHD效应实验结果尚未见报道，而且MHD压降理论值与实验值相差10％－25％，何种原因尚未深究。继开展流出分支管道引起的磁流体动力学（MHD）效应研究之后，我们利用国际合作渠道提供的仪器和国内唯一专门研究磁流体动力学效应液态金属回路，开展了3维和3维磁流体动力学效应实验研究。

Li/V包层MHD绝缘涂层的研究现状与展望

绝缘涂层是解决液态氚增殖剂包层磁流体动力压降(magnetohydrodynamic pressure drop, MHD)的一种行之有效的方法。本文着重介绍了应用于Li/V自冷系统包层的CaO,Y_2O_3,Er_2O_3和AlN等几种候选绝缘涂层的稳定性研究、制备方法。研究表明,以Er_2O_3、AlN等为代表的若干种候选绝缘材料并没有表现出理论上的稳定性,这使得绝缘涂层的研究重心逐渐从单层绝缘涂层转向了复合绝缘涂层。然而,目前以"钒合金/绝缘层/金属层"结构为代表的复合绝缘涂层(如"V-alloy/Er_2O_3/V"等)虽表现出了较好的稳定性和足够的绝缘性,但也存在着一些明显的缺点,如无法实现原位制备及原位修复,制备工艺难以应用到大型的具有复杂形状的部件等。未来的工作可以着重设计和制备更有应用潜力的双层或多层绝缘涂层。作者提出了"钒合金/金属/绝缘层"结构的复合绝缘涂层,如"V-alloy/Ti/AlN",其优点之一就是有潜力可以实现原位制备和原位修复,还可能兼具优异的阻氢性能,因而具有一定的研究意义。