辉光放电清洗多孔钨获验证

根据发表在《Nuclear Materials and Energy》上的一篇论文，研究人员在Princeton Plasma Physics Laboratory的锂托卡马克实验装置-Beta（LTX-β）上开展了实验，结果表明辉光放电清洗可有效清洁由粉末重构材料制成的多孔钨样品。多孔钨用于在聚变装置内壁中容纳液态锂。

钨广泛用于聚变装置中的面向等离子体部件，尤其是在偏滤器区域，那里的材料必须承受极端的功率流水平。根据该论文，放电等离子烧结可用于将钨制成海绵状样品，以容纳液态锂。

该制造工艺的优势包括可扩展性、加工时间短和成本低。然而，粉末重构材料以及暴露在空气中会使材料受到碳和氧的污染。

当引入锂时，锂会与这些元素发生反应，副产物会堵塞孔隙。因此，在系统已处于真空状态后，安装完成后需要一种清洗方法。

LTX-β是一个小型球形托卡马克。根据PPPL网站的介绍，它是“世界上第一个具有全液态金属面向等离子体部件的等离子体约束实验装置”。

研究人员将多孔钨样品放入LTX-β中，将其暴露于低温氖等离子体中，然后将系统加热至约720°C。根据该论文，他们使用程序升温脱附法和二次离子质谱法在真空中对样品进行了分析。

领导该项目的PPPL研究助理Camila López Pérez表示，团队可以肉眼看到样品颜色从暗淡的深灰色变为金属银色。

“我最初以为我们是在样品上沉积了材料，那将是一个非常糟糕的结果，”她在PPPL关于这一发现的一篇文章中说。“然后分析表明情况并非如此。它只是被非常有效地清洁了。看到这个结果非常令人惊讶，也非常令人兴奋。”

结果表明，该方法对清洁样品表面特别有效，87%的表面变得清洁，碳含量急剧下降。

这是为以这种方式制造的托卡马克内壁开发清洗循环的一个有前景的第一步。

“这项研究为在聚变系统内部清洁这些多孔钨部件提供了一个框架，这样材料污染就不会成为阻碍因素，”她说。

该团队包括来自PPPL、Princeton University和Pennsylvania State University的研究人员。