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

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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．