Development of the W/ODS-Cu divertor heat removal component by using the Advanced Multi-Step Brazing (AMSB)

使用高级多步钎焊 (AMSB) 开发 W/ODS-Cu 偏滤器排热组件

• 批准号: 20H01887
• 负责人: 時谷 政行
• 金额: $ 11.81万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01887/
• 关键词: 先進的ろう付接合; ダイバータ; タングステン; 銅合金; 微細構造解析

本研究の目的は，研究代表者が発明した世界初のろう付接合法「先進多段階ろう付接合法(Advanced Multi-Step Brazing: AMSB)」を用いて，酸化物分散強化銅(ODS-Cu)，具体的にはGlidCopをヒートシンク材料に，タングステン(W)をアーマー材料とした世界最高性能の核融合炉用ダイバータ受熱機器の設計・製造技術の確立である．AMSBは，同じく研究代表者により発明された「先進的ろう付接合法」を応用したものである．2022年度は，2020年度と2021年度において本予算で導入された高温真空熱処理炉の整備・改良を進めると同時にAMSBにより小型ダイバータ受熱機器試験体の製造試験を実施した．2021年度までの製造試験において，製造時のいくつかの条件において，タングステン(W)に微細なクラックが生じる場合が確認されたため，2022年度の製造試験では，クラック発生要因の同定と改善された接合試験を実施した．その結果，製造時の圧縮荷重の強さを適切な値に調整することがクラックの抑制に最も効果的であることを発見した．また，タングステン(W)素材を強度の高いものに変更することもクラック抑制に効果的であることもわかった．これらの改良を実施した接合試験の結果，ダイバータ受熱機器製造時のクラック発生確率を大幅に低減させることに成功した．製造試験と並行して実施している熱負荷試験においては，～20 MW/m2以上の定常熱負荷試験に十分対応可能である結果が得られた．

The purpose of this study is が, and the research representative is が. The た world 's first <s:1> ろう Brazing method "Advanced Multi-Step brazing method" AMSB) "を use い て, acidification of dispersion strengthened copper (ODS - Cu), specific に は GlidCop を ヒ ー ト シ ン に ク material, タ ン グ ス テ ン (W) を ア ー マ ー material と し た furnace with highest performance の world nuclear fusion ダ イ バ ー の の タ heating machine design, manufacturing technology to establish で あ る. AMSB じく, in collaboration with じく, the representative of the study によ によ and the development of された, "Advanced ろう connection method" を応 uses た た and <s:1> である. は 2022, 2020 annual と 2021 に お い て this is で import さ れ た high-temperature vacuum heat 処 Richard furnace の servicing, improved を into め る と simultaneously に AMSB に よ り small ダ イ バ ー タ heating test machine body の manufacturing test を be applied し た. 2021 ま で の manufacturing test に お い て, when manufacturing の い く つ か の conditions に お い て, タ ン グ ス テ ン (W) に imperceptible な ク ラ ッ ク が raw じ る occasions が confirm さ れ た た め, 2022 annual の manufacturing test で は, ク ラ ッ ク 発 born in の improve さ with fixed と れ た joint test を be applied し た. そ の results, when manufacturing の 圧 shrinkage load の strong さ を appropriate な numerical に adjustment す る こ と が ク ラ ッ ク の inhibit に most も unseen fruit で あ る こ と を 発 see し た. ま た, タ ン グ ス テ ン (W) material strength を の い も の に - more す る こ と も ク ラ ッ ク inhibit に unseen fruit で あ る こ と も わ か っ た. Modified を こ れ ら の be applied し た joint test の results, ダ イ バ ー タ when heated machines の ク ラ ッ ク 発 born of probabilistic を に sharply lower reduction さ せ る こ と に success し た. Manufacturing test と parallel し て be applied し て い る heat load test に お い て は, to more than 20 MW/m2 の unsteady heat load test に very 応 seaborne may で あ る results ら が れ た.

项目成果

Deformation and fracture behaviour, and thermal stability of ODS-Cu/ODS-Cu and SUS/ODS-Cu joints fabricated by advanced brazing technique

采用先进钎焊技术制造的 ODS-Cu/ODS-Cu 和 SUS/ODS-Cu 接头的变形和断裂行为以及热稳定性

• DOI: 10.1016/j.fusengdes.2022.113312
• 发表时间: 2022
• 期刊: Fusion Engineering and Design
• 影响因子: 1.7
• 作者: M. Tokitani;Y. Hamaji;Y. Hiraoka;S. Masuzaki;H. Tamura;H. Noto;T. Tanaka;T. Muroga;A. Sagara;the FFHR Design Group
• 通讯作者: the FFHR Design Group

Advanced Multi-Step Brazing (AMSB) for fabrication of the new type W/ODS-Cu plasma facing components

用于制造新型 W/ODS-Cu 等离子表面组件的先进多步钎焊 (AMSB)

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Tokitani;T. Yamashita;Y. Hamaji;Y. Hiraoka;H. Noto;S. Masuzaki;T. Tsuneyoshi;Y. Tsuji;T. Muroga;S. Shimabukuro;N. Yoshida;H. Idei;K. Kono;M. Oya;T. Onchi;R. Ikezoe
• 通讯作者: R. Ikezoe

銅及び銅合金の先進的ろう付接合法

铜及铜合金的先进钎焊方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Jun Yamamoto;時谷政行
• 通讯作者: 時谷政行

Deformation/fracture behavior and thermal stability of ODS-Cu/ODS-Cu and SUS/ODS-Cu joint fabricated by the advanced brazing technique

采用先进钎焊技术制造的 ODS-Cu/ODS-Cu 和 SUS/ODS-Cu 接头的变形/断裂行为和热稳定性

• 发表时间: 2020
• 作者: M. Tokitani;Y. Hamaji;Y. Hiraoka;S. Masuzaki;H. Tamura;H. Noto;T. Tanaka;T. Muroga;A. Sagara;the FFHR Design Group
• 通讯作者: the FFHR Design Group

Application of the Advanced Multi-Step Brazing for fabrication of the high heat flux component

先进多步钎焊在高热通量部件制造中的应用

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2020.152264
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: Tokitani M.;Hamaji Y.;Hiraoka Y.;Masuzaki S.;Tamura H.;Noto H.;Tanaka T.;Muroga T.;Sagara A.
• 通讯作者: Sagara A.