| 研究課題/領域番号 |
10044147
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 研究分野 |
核融合学
|
|---|
| 研究機関 | 名古屋大学 |
|---|
研究代表者 |
宮原 一哉 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (70011096)
|
|---|
| 研究分担者 |
細井 祐三 名古屋大学, 工学研究科, 名誉教授 (60157021)
塩田 一路 工学院大学, 工学部, 教授 (90255612)
岡田 亜紀良 北海道大学, 工学研究科, 教授 (40001341)
篠田 剛 北海道大学, 工学研究科, 助教授 (10023269)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
|
| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
|
| 配分額 *注記 |
5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
1999年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1998年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
|
|---|
| キーワード | 核融合炉材料 / 第一壁構造材料 / 傾斜機能材料 / プラズマ溶射 / タングステン / 接合界面 / 高Z材 / プラズマ対向マテリアル / 核融合炉 / 第一壁 / 構造材料 / 傾斜機能化 / 材料設計 / 界面反応 / 照射損傷 / 界面結合強度 |
|---|
| 研究概要 |
核融合炉第一壁構造材に対しプロズマ対向マテリアルとしての高Z材をコーティングする必要があるが、それは熱膨張率、熱伝導度の異なる異材接合であることから、次の3点が重要問題となる。本研究では、高Z材の濃度勾配を与えた傾斜化材料(FGM)を2種類の方法で作成し、熱履歴においてどのような問題点が発生するか検討した。
(1)炉の運転・停止に伴う壁温度の昇降による熱応力の発生と熱疲労の蓄積による接合界面の剥離。(2)コーテイング材と基盤材のボイドスエリング率の違いにより界面接合の弱体及び界面剥離。(3)高温中性子照射下では照射誘起拡散効果により、脆い界面化合物が形成され、接合界面の靭性劣化。
本研究では、高Z材の濃度勾配を与えた傾斜化材料(FGM)を2種類の方法で作成し、熱履歴においてどのような問題点が発生するか検討した。
(1)基盤材(SUS316)の粉末と高Z材(ここではタングステン(W)とする)粉末の混合比を変化させながら、プラズマ溶射によりW濃度を変化させながらコーテイングする。
(2)SUS316基盤材とWとの間の熱膨張率の相違を緩和し、且つ、その基盤材とWとの直接の接合によりFe_3W_2、Laves相等の金属間化合物の形成を抑制する適当なインサートフォイル材を挿入した積層材料ホットプレスにより作成する。
(1)薄板積層型FGMを作成する為には高温でのホットプレスが必須であるが、その高温加熱時にはW中へのNiの拡散侵入が著しく、W結晶粒の粗大化と脆化を抑制することが出来ず、また、薄板状の脆いNi-Ti金属間化合物形成が著しいことが明らかになり、最適のインサート材の選択においても、核融合炉第一壁用傾斜機能材を薄板積層型FGMで開発することは非常に難しいことが明らかになった。
(2)プラズマ溶射法により、SUS316L-W系の非常に健全なFGM材を作成することが出来た。しかし、1473Kでのホットプレス後の冷却時に発生する熱応力によりW rich zoneに大きなクラックが発生した。核融合炉の第一壁では、そのような高い温度への加熱とその後の冷却はないので、クラック発生の問題はないと考えられるが、より信頼性の高いプラズマ溶射FGMの開発の為には、熱応力に起因するクラック形成挙動を詳細に解明する必要があることが明らかになった。
|
