Metallurgy, Microstructure and Fracture of a Cu to C-C Composite Joint with Enhanced Thermo-Mechanical Characteristics for Application in the Divertor of a Nuclear Fusion Experimental Reactor

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Momentan wird der International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) in Frankreich errichtet. Mit ITER sollen 500MW durch Kernfusion in einem D-T-Plasma erzeugt werden. Die plasmaseitigen Komponenten (PFC) in ITER sind ausgelegt einen stationären Wärmefluss aufzunehmen, der eine Größenordnung über jenem liegt, der beim Wiedereintritt einer Raumkapsel in die Erdatmosphäre auftritt. Das Design solcher PFC sieht eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Cu und faserverstärkten Graphiten (C-C) vor. Dazu werden bei PLANSEE SE Löcher mittels Laser in die C-C Oberfläche gebohrt und anschließend mit Kupfer unter Anwesenheit von aktivierenden Elementen hintergossen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Verbindung mit veränderter Interfacemetallurgie entwickelt und charakterisiert. Die Resultate zeigen für Zähigkeit, Scher- und Zugfestigkeit die höchsten bis dato gemessenen Werte. Zur Erklärung wurden Bruchfläche und Verbindungszone unterschiedlich hergestellter Cu/C-C Verbindungen mittels REM, XRD und Stereomikroskopie untersucht. Die Verbesserung steht in Zusammenhang mit einem geänderten Bruchverlauf abhängig von der lokalen Struktur im C-C. Unterschiede in den gemessenen mechanischen Kennwerten lassen sich auf die Interfacestruktur und die Prozessparameter zurückführen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine einfache Testmethode sowie Merkmale der Verbindung identifiziert, welche die weitere Optimierung des thermomechanischen Ermüdungsverhaltens solcher Verbindungen erlauben.

Details

Titel in ÜbersetzungMetallurgie, Mikrostruktur und Bruchverhalten einer Verbindung zwischen Kupfer und faserverstärktem Graphit mit verbesserten thermomechanischen Eigenschaften für den Einsatz im Divertor eines Kernfusionsexperiments
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pippan, Reinhard, Beurteiler B (intern)
  • Clemens, Helmut, Beurteiler A (intern)
StatusVeröffentlicht - 2007