This study presents a combined approach using a 2D finite difference method and gradient boosting regressor (GBR) to analyze thermal stress and identify potential failure points in monoblock divertors made of tungsten, copper, and CuCrZr alloy. The model simulates temperature and heat flux distributions under typical fusion reactor conditions, highlighting regions of high thermal gradients and stress accumulation. These stress concentrations, particularly at the interfaces between materials, are key areas for potential failure, such as thermal fatigue and microcracking. Using the GBR model, a predictive maintenance framework is developed to assess failure risk based on thermal stress data, allowing for early intervention. This approach provides insights into the thermomechanical behavior of divertors, contributing to the design and maintenance of more resilient fusion reactor components.
本研究は、2次元有限差分法と勾配ブースティング回帰器（GBR）を組み合わせたアプローチを提示し、タングステン、銅、CuCrZr合金からなるモノブロックダイバータにおける熱応力を解析し、潜在的な破壊箇所を特定するものである。このモデルは、典型的な核融合炉条件下での温度および熱流束分布をシミュレートし、高い熱勾配と応力蓄積の領域を強調する。これらの応力集中は、特に材料間の界面において、熱疲労やマイクロクラッキングなどの潜在的破壊の主要な領域となる。GBRモデルを用いて、熱応力データに基づいて破壊リスクを評価する予知保全フレームワークが開発され、早期介入が可能となる。このアプローチは、ダイバータの熱機械的挙動に関する洞察を提供し、より頑健な核融合炉部品の設計と保守に貢献する。