AbstractThe monoblock concept is one of the most promising design concepts for high heat flux (HHF) components to be used in international thermonuclear reactor (ITER) divertor area. The fabrication of monoblocks is difficult due to the thermal expansion mismatch between copper alloy and tungsten. To overcome this problem, a Cu-OFHC compliant layer is used. A hot isostatic pressing diffusion welding (HIP-DW) technique is proposed. Diffusion welding experiments using flat samples were performed to determine suitable metallurgical conditions and HIP parameters for diffusion welding of W to Cu and Cu to CuCrZr alloy. A thin nickel interlayer providing metallurgical compatibility between W and Cu was tested. Diffusion welding of Cu to CuCrZr is limited by the Cu alloy ageing temperature, however a HIP diffusion brazing (HIP-DB) technique was successfully tested. Simultaneously, finite element modelling was used to improve the joint design: it was shown that the use of chamfered tiles allows reducing the high stress concentration on cooling.
モノブロック概念は、国際熱核融合実験炉（ITER）ダイバータ領域で使用される高熱流束（HHF）部品にとって最も有望な設計概念の一つである。モノブロックの製造は、銅とタングステン間の熱膨張ミスマッチにより困難である。この問題を克服するため、Cu-OFHCコンプライアント層が使用される。熱間静水圧プレス拡散接合（HIP-DW）技術が提案される。平板試験片を用いた拡散接合実験を実施し、WとCu、およびCuとCuCrZr合金の拡散接合に適した冶金学的条件とHIPパラメータを決定した。WとCu間の冶金学的適合性を提供する薄いニッケル中間層が試験された。CuとCuCrZr合金の拡散接合は、Cu合金の時効温度によって制限されるが、HIP拡散ろう付け（HIP-DB）技術が首尾よく試験された。同時に、有限要素モデリングを用いて継手設計を改善し、面取りされたタイルを使用することで冷却時の高い応力集中を低減できることが示された。