2017 Fiscal Year Annual Research Report
A Challenge to Development of Functionally-graded Long-life Divertor based on Degradation Behavior Caused by Thermal Fatigue of Tungsten
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26289351
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野上 修平 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00431528)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江原 真司 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30325485)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 核融合炉 / ダイバータ / タングステン / 強度 / 疲労 / 寿命 / 固相拡散接合 / 傾斜機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タングステン（W）ダイバータの主たる損傷事象は疲労であるため、き裂発生寿命の延伸、き裂成長の抑制、再結晶化の抑制などが必要である。これまで我々は、ナノ組織制御Wの優れた表面損傷耐性と高い再結晶化温度、ボイド分散強化Wの高い再結晶化温度とき裂成長抑制の可能性を明らかにした。本研究では、熱疲労劣化挙動の学理究明によりナノ組織制御材とボイド分散強化材を疲労の観点から最適化し、ボイド分散強化材の表面層にナノ組織制御材の優れた特性を付与した傾斜機能ダイバータ用Wを創生することを目的とする。これに対し、平成29年度は以下の成果を得た。
１．平成28年度に作製したボイド分散強化Wとナノ組織制御Wのヘリウム注入試験片を用いて、引張特性と硬さを評価した。概して、核融合炉で想定される核変換ヘリウム量の範囲内では、ヘリウムによる機械特性の変化は顕著でないことが明らかになった。
２．ボイド分散強化Wとナノ組織制御Wによる傾斜機能を有する接合体を固相拡散接合により製作した。両材料の間には、純バナジウムの中間材を使用した。接合温度と接合時間は、再結晶化挙動の評価結果を考慮し、1250℃×1時間とした。ダイバータ適用において最も重要な熱伝導特性を評価した結果、熱伝導障壁となり得る欠陥は存在せず、良好な特性を示した。
３．２で製作した接合体の高温疲労特性評価を実施する予定であったが、期間内に完了することはできなかった。並行して実施した高温引張特性評価では、中間材を薄くすることにより、接合界面や中間材での破損は回避できることが明らかになった。
４．研究成果を、第13回核融合炉工学国際シンポジウム（ISFNT-13）、第16回核融合炉用プラズマ対向材料国際会議（PFMC-16）において発表し、学術雑誌に投稿した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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