聚变反应堆的层状构件制造技术

本发明专利技术涉及一种聚变反应堆的高耐热层状构件（１），其至少包括由钨和钨合金制成的面向等离子区（２），由铜或铜合金制成的并且平均颗粒尺寸为１００μｍ以上的散热区（４）以及由难熔金属－铜复合材料制成的中间层（３），其中难熔金属－铜复合材料具有铜和难熔金属的宏观均匀的浓度梯度，并且在其整个厚度上难熔金属的含量ｘ为１０体积％＜ｘ＜４０体积％。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚变反应堆的高耐热层状构件，其至少包括由钨或钨含量＞90重量％的钨合金制成的面向等离子区、由导热率＞250W/mK且平均颗粒尺寸＞100μm的铜或铜合金制成的散热区以及位于二者之间的、由难熔金属-铜复合材料构成的区域。
技术介绍
对于固定聚变反应堆(stationary fusion reactor)的运行，期望第一壁构件(也称为PFC，面向等离子构件plasma facing component)表面区域的功率达到10MW/m2。当发生等离子破坏时，可以在几毫秒内在某些点上释放出大约20GJ。为在最大能量聚集区域使用而特殊设计的PFC，例如分流器(diverter)、挡板和限制区，其发展反映了聚变研究结果的技术实施的关键因素。可以应用于PFC的材料有多种不同类型，并且常常是互相矛盾的。除了物理和力学性能以外，例如高的导热率、高的熔点、低的蒸气压、好的耐热冲击性以及适于加工性，在核聚变中应用有特殊的要求，包括在大量中子照射下的低的放射活化和嬗变、低的连续氚吸收、低的等离子体离子和中子粒子侵蚀、低的溅射率以及诸如电弧、过热点和低的堆芯等离子冷却等局部作用引起的腐蚀，以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件（１），其至少包括由钨或钨含量＞９０重量％的钨合金制成的面向等离子区（２），由导热率＞２５０Ｗ／ｍＫ且平均颗粒尺寸＞１００μｍ的铜或铜合金制成的散热区（４），以及位于二者之间的、由难熔金属－铜复合材料制成的区域（３），其特征在于：难熔金属－铜复合材料具有铜和钨的宏观均匀的浓度梯度，并且在厚度ｄ为０．１ｍｍ＜ｄ＜４ｍｍ的整个厚度范围内难熔金属的含量ｘ为１０体积％＜ｘ＜４０体积％，从而使难熔金属相形成几乎连续的骨架。

【技术特征摘要】
AT 2003-4-2 GM228/20031.一种聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其至少包括由钨或钨含量＞90重量％的钨合金制成的面向等离子区(2)，由导热率＞250W/mK且平均颗粒尺寸＞100μm的铜或铜合金制成的散热区(4)，以及位于二者之间的、由难熔金属-铜复合材料制成的区域(3)，其特征在于难熔金属-铜复合材料具有铜和钨的宏观均匀的浓度梯度，并且在厚度d为0.1mm＜d＜4mm的整个厚度范围内难熔金属的含量x为10体积％＜x＜40体积％，从而使难熔金属相形成几乎连续的骨架。2.如权利要求1所述的聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其特征在于将由室温下的强度＞300MPa的金属材料制成的部件(5)结合到由铜或铜合金制成的区域(4)上。3.如权利要求2所述的聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其特征在于部件(5)由Cu-Cr-Zr合金制成。4.如权利要求2所述的聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其特征在于部件(5)由奥氏体钢制成。5.如权利要求1至4中任一项所述的聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其特征在于区域(3)由利用粉末冶金工艺制造的难熔金属-铜复合材料制成。6.如权利要求5所述的聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其特征在于难熔金属-铜复合材料包括钨和10～40体积％的铜。7.如权利要求5所述的聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其特征在于难熔金属-铜复合材料包括钼和10～40体积％的铜。8.如权利要求1至7中任一项所述的聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其特征在于面向等离子区(2)是分片结构的钨或钨合金。9.如权利要求1至8中任一项所述的聚变反应堆用的、高度耐热的层状构件(1)，其特征在于构件...

【专利技术属性】
技术研发人员：B舍德勒，Th格兰策，Th胡贝尔，K沙伊贝尔，D舍德尔，HD费里德勒，Th费里德里克，A察贝尼格，
申请(专利权)人：菩兰茜欧洲公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]