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2004 Fiscal Year Annual Research Report

タングステン被覆炭素材料のダイバータへの適応

Research Project

Project/Area Number 14580527
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

徳永 和俊  九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (40227583)

Keywordsプラズマ・壁相互作用 / タングステン / 炭素材 / 高熱負荷 / 水素同位体 / ヘリウム / ダイバータ板 / プラズマ対向材料
Research Abstract

本年度は、タングステン被覆炭素材料を冷却管付きの無酸素銅(OFHC)に冶金的に接合し、強制冷却下での定常状態における熱応答を調べることにより界面における熱伝導挙動を明らかにした。
タングステンコーティング材料に冷却管付きの無酸素銅をチタン箔及び銀ロウを用いて冶金的に接合した。熱負荷実験は、熱源として電子ビームを用い、一様な電子ビームを試料表面に照射し熱負荷を与えた。ビーム照射中、試料の表面温度、接合界面上部(炭素材)及び下部(冷却管)の温度をそれぞれ放射温度計及び熱電対を用いて測定した。また、照射後の接合体の形状変化を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。さらに、有限要素法による熱計算を行い、実験結果と比較した。
基材が等方性黒鉛でTi箔を用いた場合では、接合後、基材のコーナー付近にミクロな亀裂が発生していた。これは、接合の冷却時に発生する応力によるものと考えられる。銀ロウを用いた接合では、この様な亀裂は形成されなかった。これは、接合温度が低いため熱膨張率差により発生する応力が低いためであると考えられる。熱負荷実験では、基材がCFCの場合、熱流束が低い場合でも、表面温度は著しく上昇し、接合部上部及び下部温度の上昇は低い試験体が見られた。これは、タングステンと炭素材との接合に問題があるためであると考えられるが、タングステンと炭素材の間の中間層の改良を行ったコーティング材については、この様なことは見られなかった。照射時間が22sでは、温度が定常となっており、表面部の20mmx20mmわたりタングステンと炭素材の界面部において中間材の接合が良好であることがわかる。また、熱流束が10MW/m^2で100回までの繰り返し熱負荷においても温度変動は観察されず界面における熱特性は良好であることがわかった。

  • Research Products

    (5 results)

All 2005 2004 2003

All Journal Article (5 results)

  • [Journal Article] Blister formation and deuterium retention on tungsten exposed to low energy and high flux deuterium plasma2005

    • Author(s)
      K.Tokunaga et al.
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 337-339

      Pages: 887-891

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] High heat flux properties of pure tungsten and plasma sprayed tungsten coatings2004

    • Author(s)
      X.Liu et al.
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 329-333

      Pages: 687-691

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] High-temperature properties of joint interface of VPS-tungsten coated CFC2004

    • Author(s)
      S.Tamura et al.
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials 329-333

      Pages: 711-716

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] Thermal response of plasma sprayed tungsten coating to high heat flux2004

    • Author(s)
      X.Liu et al.
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design 70

      Pages: 341-349

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] Erosion and modifications of tungsten-coated carbon and copper under high heat flux2003

    • Author(s)
      L.Xiang et al.
    • Journal Title

      Plasma Science & Technology Vol.5, No.4

      Pages: 1887-1894

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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Published: 2006-07-12   Modified: 2016-04-21  

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