• Region-Invest

Термическое повреждение

Термическое повреждение вольфрамовых панелей, обращенных к плазме, при высоких нагрузках теплового потока


Абстрактно

Ожидается, что термоядерная энергия станет перспективным кандидатом на альтернативную энергию следующего поколения. Для термоядерного реактора компоненты, обращенные к плазме (PFC), являются наиболее важными компонентами для достижения этой цели. ПФУ будут подвергаться сильному тепловому шоку из-за соответствующих циклических нагрузок с высоким тепловым потоком (HHF). В этой статье исследуются эффекты теплового удара и повреждающих свойств вольфрамовых бронированных ПФУ при устойчивых, переходных и комбинированных тепловых нагрузках. Распределение поля напряжений анализируется, и инициирование трещины прогнозируется с использованием расширенного метода конечных элементов (XFEM). Обсуждаются уникальные особенности термомеханического поведения вольфрамовых бронированных ПФУ в условиях имитации эксплуатации. Доминирующим фактором растрескивания вольфрамовой брони является хрупкость вольфрама ниже температуры пластического перехода в хрупкое (DBTT).2 и 16 МВт / м 2 . При устойчивых нагрузках 6 МВт / м 2 при длительности переходной нагрузки 1 мс порог крекинга составляет от 0,2 ГВт / м 2 до 0,4 ГВт / м 2 . Глубина растрескивания увеличивается от 100 до 500 мкм с переходной нагрузкой, увеличивающейся с 0,4 ГВт / м 2 до 1,0 ГВт / м 2 . Исследования полезны для проектирования и оптимизации конструкции ПФУ с вольфрамовой броней, а также для долгосрочной стабильной работы дальнейшего реактора.



Вся статья целиком: https://www.nature.com/articles/s41598-020-57852-8