JP2000356694A - 熱的に高負荷可能の構造部材 - Google Patents

熱的に高負荷可能の構造部材

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 核融合炉の第一壁用のダイバータプレートの
ような熱的に高負荷可能の部材又は複合部材を提供す
る。 【解決手段】 熱衝撃による亀裂の形成を著しく改善す
るために、部材の少なくともタングステン又はタングス
テン合金から成る部分を中実ではなく、薄板の積層体と
して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、核融合炉の第一壁
用のダイバータプレートのような、少なくとも区分毎に
タングステンもしくはタングステン合金から形成され
た、熱的に高負荷可能の部材又は複合部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば核融合炉の第一壁に使用されるよ
うな熱的に高負荷可能の部材は、一般に複合部材として
形成されている。プラズマの当たる側面は、熱シールド
として作用し、グラファイト又はタングステンやモリブ
デンのような金属材料のような融点が高く熱伝導率の優
れた材料から形成されている。この部材の熱シールドと
接する部分は、中実のブロック状のヒートシンクとし
て、或いは冷却材で貫流される、例えば銅又は銅合金の
ような融点が著しく低く熱伝導率の良好な材料から成る
能動的に冷却されるヒートシンクとして形成されてい
る。
【０００３】特にタングステン又はタングステン合金は
その高い質量数、良好な熱伝導率及び全ての金属中で最
も高いその融点の故に、熱高負荷性の部材、特に核融合
炉のダイバータに使用するのに極めて適している。純タ
ングステン及び一部がタングステン合金であることの欠
点は、それらが比較的に高い延性−脆性転移温度を有す
る脆性の材料であることにある。このような特性の故
に、これらの材料は、上記の熱的に高負荷可能の部材に
しばしば生じるような熱衝撃負荷の際に、極めて亀裂が
できやすく、従ってタングステン及びタングステン合金
は、これまで熱的に高度に要求される部材にはあまり使
用されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、核融合炉の第一壁用のダイバータプレートのよう
な、熱的に高負荷可能の部材又は複合部材において、そ
の熱衝撃耐力を適切な措置により著しく改善するため、
少なくとも区分毎にタングステン又はタングステン合金
から形成することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、タングステン又はタングステン合金から成る部分を
中実ではなく、薄板の積層体として形成することにより
解決される。このような構成により、タングステン又は
タングステン合金から成る部材の厚さが比較的薄いため
に、比較的高い比熱衝撃負荷を耐えることができるよう
になる。
【０００６】特に好ましい実施態様では、それぞれ０．
１〜２ｍｍの厚さの区分板から成る薄板の積層体が形成
される。
【０００７】タングステン合金としては特に、０．３〜
５容量％の酸化ランタン、残りタングステンから成る粒
子硬化合金が選択される。純タングステンに比べて、こ
の合金を使用した場合、更にこの材料により亀裂の形成
及び亀裂の拡大の著しい低減が達成される。
【０００８】本発明の特に有利な実施態様では、熱的に
高負荷可能の複合部材を、全面を薄板状のタングステン
部材により囲まれている銅又は銅合金製の冷却材導通管
から成る、能動的に冷却される設備として形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明を一実施例及び図面に基づ
き以下に詳述する。
【００１０】図１の核融合炉用の能動的に冷却される部
材は銅合金から成る冷却材導通管１と、この銅導管の全
側面を囲む、酸化ランタン１容量％、残りタングステン
のタングステン合金製の熱シールド２とから成り、以下
のようにして製造される。
【００１１】タングステン合金から成る厚さ０．５ｍｍ
の金属板から、導管を収容する孔を切断及び打ち抜くこ
とにより、個々のタングステン薄板３を製造する。オー
ストリア特許第４００９０９号明細書に記載の方法によ
り、これらの各薄板３を一つの装置内で厚さ１０ｍｍの
積層体に積み重ね、その冷却孔を真空中で厚さ０．５ｍ
ｍの銅層４で裏打ちする。こうして得られたタングステ
ン合金から成る薄板の積層体を高真空ろう付けにより、
銅合金から成る連続する管１と機械的、熱的に安定に結
合する。このようにして製造された部材の熱衝撃負荷時
の亀裂形成特性をテストした。２０ＭＷ／ｍ2までの熱
流を１０００サイクル以上熱循環さ せたが、タングス
テン合金の薄板の積層体は破壊されることなく耐えるこ
とが判明している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部材の一実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１ 冷却材導通管 ２ 熱シールド ３ タングステン薄板 ４ 銅層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 核融合炉の第一壁用のダイバータプレー
    トのような、少なくとも区分毎にタングステン又はタン
    グステン合金から成る、熱的に高負荷可能の部材又は複
    合部材において、タングステン又はタングステン合金か
    ら成る部分が中実ではなく、薄板の積層体として形成さ
    れていることを特徴とする熱的に高負荷可能の部材。
  2. 【請求項２】 薄板の積層体がそれぞれ０．１〜２ｍｍ
    の厚さの区分板から成ることを特徴とする請求項１記載
    の部材。
  3. 【請求項３】 タングステン合金として０．３〜０．５
    ％の酸化ランタン、残りタングステンの粒子硬化合金が
    使用されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
    部材。
  4. 【請求項４】 複合部材が、全側面を薄板状のタングス
    テン部材により囲まれている、銅又は銅合金製の冷却材
    導通管から成る能動的に冷却される設備であることを特
    徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の能動的
    に冷却される部材。
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