卓琦皓，潘君华，倪明玖

(中国科学院大学工程科学学院， 北京 100049)

随着人类社会的发展，对能源的需求日益增大，新能源开发成为整个社会共同面对的一个重大问题。其中，核聚变能具有原料储量丰富、能源释放量大、绿色安全等优势[1]，成为最有希望解决能源问题的选择之一。托克马克装置是一种利用磁场将等离子体约束在中心位置并期望实现连续稳定能量输出的受控核聚变反应堆设计方案，目前还有大量的科学和技术问题需要解决。在这些问题中，实现能够稳定承载聚变反应的面向等离子体部件(plasma facing components，PFCs)就是一项重要挑战。聚变反应时会有大量粒子、电磁辐射和热量从中心等离子体发射出来与真空室壁面接触并相互作用，严重损伤真空室壁面并产生大量杂质降低等离子体的纯度从而影响装置运行稳定性，需要用PFCs隔离真空室壁与等离子体、传递热量并控制等离子体纯度，因此PFCs需要承受高热负荷和高辐照[2]。液态金属偏滤器能承受更高热负荷、提高等离子体纯度，且能通过流体回路实现自修复，因而成为实现PFCs的重要设计方案[3-6]。然而具有自由表面的液态金属流动在磁场中会受到电磁力作用，产生磁流体动力学(magnetohydrodynamic，MHD)效应，因此研究磁场中的液态金属薄膜流动对聚变堆的设计和安全稳定运行有着重要意义[7]。

在液态金属中，锡是非常有竞争力的偏滤器材料选项，因为锡具有足够低的熔点以及较低的蒸发速率和溅射率，无需担心锡蒸汽过多从而影响等离子体性能；……