AbstractThe economic production of fusion energy is determined by principal choices such as using magnetic plasma confinement or generating inertial fusion energy. The first generation power plants will use deuterium and tritium mixtures as fuel, producing large amounts of highly energetic neutrons resulting in radiation damage in materials. In the far future the advanced fuels, 3He or 11B, determine power plant designs with less radiation damage than in the first generation. The first generation power plants design must anticipate radiation damage. Solid sacrificing armour or liquid layers could limit component replacements costs to economic levels. There is more than radiation damage resistance to determine the successful application of structural materials. High endurance against cyclic loading is a prominent requirement, both for magnetic and inertial fusion energy power plants. For high efficiency and compactness of the plant, elevated temperature behaviour should be attractive. Safety and environmental requirements demand that materials have low activation potential and little toxic effects under both normal and accident conditions. The long-term contenders for fusion power plant components near the plasma are materials in the range from innovative steels, such as reduced activation ferritic martensitic steels, to highly advanced ceramic composites based on silicon carbide, and chromium alloys. The steels follow an evolutionary path to basic plant efficiencies. The competition on the energy market in the middle of the next century might necessitate the riskier but more rewarding development of SiCSiC composites or chromium alloys.
核融合エネルギーの経済的生成は、磁場閉じ込めや慣性核融合の生成といった主要な選択によって決定される。第一世代の発電所は重水素と三重水素の混合燃料を使用し、材料に放射線損傷をもたらす大量の高エネルギー中性子を生成する。遠い将来には、先進燃料である³Heや¹¹Bが、第一世代よりも放射線損傷の少ない発電所設計を決定づける。第一世代の発電所の設計は、放射線損傷を予期しなければならない。固体の犠牲材料や液体ブランケットは、部品交換のコストを経済的水準に抑えることができる。構造材料の実用化を成功させるかどうかを決めるのは、耐放射線性だけではない。高い耐疲労性は、磁場閉じ込め型および慣性核融合エネルギーの両発電所にとって重要な要件である。発電所の高効率化とコンパクト化のためには、高温での挙動が魅力的であることが望ましい。安全性と環境に関する要求から、材料は通常時および事故時の両条件下において低放射化能と低毒性を有することが求められる。プラズマ近傍の核融合発電所構成部品の長期的候補材料は、低放射化フェライト系マルテンサイト鋼などの革新的鋼材から、炭化ケイ素を基盤とする高度なセラミック複合材料、そしてクロム合金に至る範囲の材料である。鋼材は、基本的な発電所効率への進化的経路をたどる。来世紀半ばのエネルギー市場における競争は、よりリスクが高いものの、より大きな見返りをもたらすSiC/SiC複合材料やクロム合金の開発を必要とするかもしれない。