Многослойная первая стенка с бериллиевой облицовкой для международного термоядерного реактора токамака
Диссертация
Целью диссертационной работы является разработка и экспериментальная апробация многослойной первой стенки экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи: о Сформулировать критерии отбора и на основе предварительного анализа свойств отечественных сортов бериллия провести селекцию кандидатных материалов для облицовки первой стенки… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Выбор бериллиевой облицовки первой стенки 11 экспериментального термоядерного реактора
- 1. 1. Особенности условий эксплуатации бериллия в качестве 11 облицовки первой стенки ИТЭР
- 1. 2. Сравнительные исследования термопрочности бериллия
- 1. 3. Стойкость к термоудару
- 1. 4. Влияние нейтронного облучения
- 1. 5. Внутриреакторные термоциклические испытания
- Глава 2. Разработка и исследование технологии присоединения бериллиевой облицовки к теплоотводящей панели
- 2. 1. Обзор технологий получения биметаллического соединения бериллий-медный сплав
- 2. 1. Испытания соединений бериллия с медным сплавом, полученных с помощью традиционных отечественных технологий
- 2. 3. Разработка и исследование технологии быстрой пайки бериллиевой облицовки
- Глава 3. Разработка и апробация технологии изготовления биметаллической (сталь-бронза) теплоотводящей панели
- 3. 1. Получение соединения сталь-бронза методом вакуумной 72 наплавки
- 3. 2. Металлография зоны соединения
- 3. 3. Исследование механических свойств
- 3. 4. Исследование размеров зерна наплавленной бронзы CuCrZr
- 3. 5. Исследование теплопроводности наплавленной бронзы CuCrZr 89 в интервале температур 20−450 °С
- 3. 6. Исследования механических свойств под действием 91 нейтронного облучения
- 3. 7. Сравнительные исследования термической прочности 95 наплавленной бронзы CuCrZr
- 3. 8. Работоспособность соединения сталь-бронза в области 97 криогенных температур
- Глава 4. Изготовление и испытания элемента многослойной 98 первой стенки с бериллиевой облицовкой
- 4. 1. Изготовление элемента первой стенки с бериллиевой 98 облицовкой
- 4. 2. Контроль качества изготовления с помощью рентгеновского 103 интроскопа
- 4. 3. Испытания элемента первой стенки с бериллиевой облицовкой
- Заключение
- Список литературы
Список литературы
- R.P. Parker, Design and issues of ITER in-vessel components, Fusion Engineering and Design 39−40 (1998) 1−16.
- G. Janeschitz et al., Divertor development in ITER, Fusion Engineering and Design 39−40 (1998) 173−187.
- A. Cardella et al., Design of the ITER EDA plasma facing components, Fusion Engineering and Design 39−40 (1998) 377−384.
- ITER Technical Basis, ITER EDA documentation series No 24, IAEA, Vienna, 2002.
- G.Federici, C. Skinner, J. Brooks et al., Plasma Material Interaction in Current Tokamaks and Their Implication for Next-Step Fusion Reactor, PPPL-3531, IPP-9/128, January 2001
- В.С.Чиркин Теплофизические свойства материалов ядерной техники. Справочник, Атомиздат, Москва, 1968.
- И.К.Кикоин (ред.) Таблицы физических величин. Справочник. Москва, Атомиздат, 1976.
- M.Ulrickson, M. Akiba, V. Barabash, S. Chiocchio, G. Federici, R. Matera, I. Mazul, G. Vieider, C. Wu, Selection of Plasma Facing Materials for ITER, 16th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering, Champaign, Illinois, 1995.
- И.И. Папиров Бериллий — конструкционный материал. М., «Машиностроение», 1977.
- Ю.Д.Уайт, Дж. Берк. Бериллий. Пер. с англ. под ред. М. Б. Рейфмана. М., ИЛ, 1960,616 с.
- Бериллий. Порошковая металлургия, свойства и области применения Пер. с англ. под ред. М. Б. Рейфмана. Ч 4. М., ИЛ, 1956, 178 с.
- W.D.Manly et al., Report of a Technical Evaluation Panel on the Use of Beryllium for ITER Plasma Facing Materials and Blanket Breeder Material, SANDIA Report, SAND95−1693, 1995
- D.Dombrovski, E. Deksnis, M. Pick, Thermomechanical Properties of Beryllium, Atomic and Plasma Material Interaction Data for Fusion, Vienna, 1994, vol.5, pp. 19−75
- ITER Task G17TT 03 (Tl) Final Report 1995.
- ITER Material Assesment Report, ITER Document no. G Al DDD 1 9805−28 W 0.3.
- R.Watson, D. Youchison, D. Dombrovski, R. Giniyatulin, I. Kupriyanov, Low Cycle Thermal Fatique Testing of Berylliums, Fusion Engineering and Design 37 (1997) 553−579.
- Cardella, V. Barabash, K. Ioki, M. Yamada, T. Hatano, P. Lorenzetto, I. Mazul, M. Merola, Y. Ohara, Yu. Strebkov. Application of Beryllium as First Wall Armour for ITER Primary, Baffle and Limiter Modules, Fusion Technology, v.38 (3) 2000, 326−333.
- M. Roedig, RDuwe, A. Gervash et al., «Thermal shock tests with Be coupons in electron beam facility JUDITH», Proc. 2nd IEA Int. Workshop on beryllium technology for fusion, Wyoming, Sep. 1995.
- A.Lodato, M. Rodig, R. Duwe, H. Derz, J. Linke, R. Castro, A. Gervash, Heat Shock Tests on Beryllium Samples Before and After Neutron Irradiation, Fusion Technology, v.38 (3) 2000,334−337
- M.Rogig, E. Ishitsuka, A. Gervash, H. Kawamura, J. Linke, N. Litunovsky, M. Merola, High Heat Flux Performance Of Neutron Irradiated Plasma Facing Components, J. of Nucl. Mater. 307−311 (2002) 53−59.
- ITER Task T221, RF Final report, 1998.
- A. Gervash, R. Giniyatulin and I.Mazul. Comparative Thermal Cyclic Test of Different Beryllium Grades Previously Subjected to Simulated Disruption Loads. Fusion Engineering and Design 46 (1999), p.229−236.
- A. Gervash et al., Development of Be and other armor materials, RF ITER Team Report G 17 TT fr 15 FR, 1998.
- A.Gervash et al., Qualification of Be and Be/Cu joints and mock-ups testing, RF ITER Team Report G 16 TT 104 FR, 2001.
- G.A. Sernyaev, A.S. Pokrovsky, R.M. Bagautdinov, S.A. Fabritsiev, I.V. Mazul, V.R. Barabash. Swelling, Strengthening and Embrittlement of Beryllium under Neutron Irradiation. Journ. of Nuclear Materials 233−237,(1996), p. 891−897
- Gelles, D.S., Sernyaev, G.A., M. Dalle Donne, Kawamura, H., Radiation effects in beryllium used for plasma protection, Journal of Nuclear Materials, v. 212−215 (1994) pp. 29−38.
- Kupriyanov, V. Gorokhov, R. Melder et al., Investigation of ITER candidate beryllium grades irradiated at high temperature, Journ. Of Nuclear Materials, 258−263 (1998) p. 808−813
- P.H. Гиниятулин, И. В. Мазуль, Е. Г. Кузьмин Внутриреакторные термоциклические испытания Ве-Cu макета с активным охлаждением, 6 Конференция ИПТР, май 1997, С-Петербург, тезисы докладов, стр. 42
- Н.И. Ганина, A.M. Захаров Диаграммы состояния металлических систем. Выпуск XXIX. ВИНИТИ, Москва, 1986
- V.Barabash, M. Akiba, A. Cardella, I. Mazul, B. Odegard, L. Plochl, R. Tivey, G.Vieider. Armor and Heat Sink Materials Joining Technologies Development for ITER Plasma Facing Components, J. of Nuclear Materials 283−287 (2000) 1248−1252.
- D. Dombrowski Preliminary results for explosion bonding beryllium to copper, Proc. 2nd IEA Int. Workshop on beryllium technology for fusion, Wyoming, Sep. 1995.
- ITER Task T221, US Final report, 1998.
- C.M. Ibbott, H.D.Falter et al., Further Development of the Brazing of Beryllium to CuCrZr, Proceed, of 18 SOFT, Karlsruhe, 1994, p.431−434.
- ITER Materials technical meeting, May 1996.
- Б.А.Калин, В. Т. Федотов, О. Н. Севрюков, A.E. Григорьев, А. Н. Плющев, Аморфные ленточные припои для высокотемпературной пайки. Опыт разработки технологии производства и применения. //Сварочное производство, 1996, № 1, с. 15−19.
- B. Kalin, V. Fedotov, O. Seviyukov, A. Plyuschev, I. Mazul, A. Gervash, R. Giniyatulin. Be-Cu Joints Based on Amorphous Alloy Brazing for Divertor and First Wall Application, Journ. of Nuclear Materials 271−272, (1999), p. 410−414.
- Л.А.Ижванов, Г. И. Пепекин и др.// Отчет Гос. НИИ «ЛУЧ» № 7790, Подольск, 1995.
- H.Kawamura, M. Sato, Reactivity Test Between Beryllium and Copper, Proceed, of 2 IAE International Workshop on Beryllium Technology for Fusion, Jackson Lake Lodge, Wyoming, INEL, Conf-9 509 218, 1995, p.204−211.
- V.Barabash, M. Akiba, A. Cardella, I. Mazul, B. Odegard, L. Plochl, R. Tivey, G.Vieider. Armor and Heat Sink Materials Joining Technologies Development for ITER Plasma Facing Components, J. of Nuclear Materials 283−287 (2000) 1248−1252.
- M.Merola, M. Akiba, V. Barabash, I.Mazul. Overview on Fabrication and Joining of Plasma Facing and HHF Materials for ITER, J. of Nuclear Materials 307−311 (2002) 1524−1532.
- M.Chazalon, J. Boutard, M. Budd et al., Next European Torus In-vessel Components, Fusion Technology, vol. 14, #1,1988, pp.82−144.
- A.Gervash, I. Mazul, R. Giniyatulin, A. Makhankov et al., Task T-221, RF ITER Final Report, ITERDoc.No. G17 TTfrl5FR, 1998.
- R.N.Giniyatulin, V.L.Komarov, Ye.G. Kuzmin, A.N.Makhankov, I.V.Mazul, N.A.Yablokov, A.N.Zhuk. Optimization of Armour Geometry and Bonding Techniques for Tungsten- Armoured High Heat Flux Components, Fusion Eng. and Design 61−62 (2002) 185−190.
- A.Gervash, I. Mazul et al., Qualification of Structural Materials and Joints, RF ITER Team Final Report on Task T427.1, (G16 TT98 FR), 2003.
- A. Gervash, I. Mazul, N. Yablokov, Study of Alternative SS/Cu-Alloy Joining Methods for ITER. Fusion Eng. and Design 56−57 (2001) 381 384.
- V.Belyakov, I. Mazul, Yu.Strebkov. Manufacturing and Testing of Large-Scale Mock-ups of ITER Plasma Facing Components in Russia, Fusion Eng. and Design 61−62 (2002) 129−134.
- Mazul, R. Giniyatulin, V.L. Komarov et al., Manufacturing and Testing of ITER Divertor Gas Box Liners. Proceed, of the 20th Symp. of Fusion Techn., Marseille, 1998, v. 1, p. 77−80.
- Barabash V.R., Giniyatulin R.N., Komarov V.L., Mazul I.V. et al., Thermocyclic Test of the Divertor Plate Mock-ups for the ITER Reactor, Fusion Eng. and Design 18, (1991), 151−156.
- V.K. Gagen-Torn et al., Experimental complex for high heat flux materials interaction results, in Proc. 18 SOFT, Karlsruhe, Germany 1994,363−366
- P.H. Гиниятулин, B.JI. Комаров и др. Экспериментально-технологический комплекс НИИЭФА для работ по изготовлению и испытанию энергонапряженных компонент ТЯР, 6 конференция ИПТР, май, 1997, С-Петербург, тезисы докладов, стр. 44
- G. Le Marois et al., HIP’ing of copper alloys to stainless steel, Journ. of Nuclear Materials, 233−237, (1996) 927−931
- А.Е. Вайнерман, А. Н. Сютьев Исследования образования прослоек в зоне сплавления при взаимодействии жидких медных сплавов со сталями. Автоматическая сварка, 1971, № 2, с 18−21.
- А.Е. Вайнерман О процессах растворения и диффузии на межфазной границе при взаимодействии разнородных металлов, Автоматическая сварка, 1976, № 12, с 15−19.
- Я.С. Уманский, Б. Н. Филькенштейн Физические основы металловедения, М., Металлургиздат, 1949, 592 с
- А.Е. Вайнерман, А. Н. Сютьев Влияние диффузионных прослоек на механические свойства биметалла. Автоматическая сварка, 1977, № 8, с 56−59.
- В.М Илюшенко Прогрессивные методы сварки тяжелых цветных металлов. Киев, Знание, 1980, 22 с
- Э.К. Зенкова Особенности кристаллизации трещин, образующихся при сварке медного сплава с цирконием. Сварочное производство, 1978, № 7, с 9−10.
- Э.К. Зенкова, Е. Э. Гликман Механизм образования горячих трещин при сварке сплавов системы Cu-Cr-Zr-Ti. Сварочное производство, 1980, № 6, с 5−6.
- А.Е. Вайнерман Технология электродуговой сварки меди со сталью. Л. ЛДТНП, 1963, 20 с
- И.А. Закс Новый способ соединения меди и медных сплавов со сталью. Л. ЛДТНП, 1969, 28 с
- E.А. Аснис О механизме образования трещин при сварке и наплавке меди на сталь. Сварочное производство, 1965, № 11.
- А.Е. Вайнерман Некоторые вопросы сварки меди со сталью. В сб.: Сварка разнородных металлов. Л. ЛДТНП, 1969, 192 с
- А.Е. Вайнерман, М. Х. Шоршоров и др. Плазменная наплавка металлов. М-Л: Машиностроение, 1969 192 с
- А.Е. Вайнерман Механизм межкристаллитного проникновения при наплавке медных сплавов на сталь. Автоматическая сварка, 1981, № 6, с 22−25, 29.
- В.В. Ардентов и др. Влияние проникновения медного сплава в сталь на свойства биметалла. Автоматическая сварка, 1979, № 5, с 36−38.
- А.Е. Вайнерман О влиянии проникновений медного сплава на свойства соединений, получаемых наплавкой медных сплавов на стали. Сб.: Наплавка металлов. Ч.П. Л. ЛДТНП, 1970, с 25−35
- Г. М. Иващенко Исследование влияния режимов наплавки медных сплавов на механические свойства сталей. Сб.: Сварка цветных металлов, Л. ЛДТНП, 1969, с 105−114
- А.Е. Вайнерман Формирование состава и структуры зоны сплавления при наплавке медных сплавов на сталь. Сварка, Сб. статей, вып. 13, Л.: Судпромгиз, 1970, с 239−255
- Н.Н. Рыкалин Физические проблемы соединения разнородных металлов. Изд. АН СССР, № 1, 1965
- Н.Ф. Лашко Пайка металлов. ГНТИ машлит, 1959
- В. Эсне Технология электровакуумных материалов. Госэнергоиздат, 1962
- Е.А. Аснис Особенности наплавки меди на хромоникелевые стали. Сварочное производство, 1961, № 7.
- Е.А. Аснис Особенности сварки меди схромоникелевыми аустенитными сталями типа 18−8. Автоматическая сварка, 1963, № 7
- ITER Task T427, RF Final report, 2000
- A. Gervash, I. Mazul, N. Yablokov, Study of Alternative SS/Cu-Alloy Joining Methods for ITER. Fusion Eng. and Design 56−57 (2001) 381 384
- Материаловедение уч. Под ред. Б. Н. Арзамасов, Москва, изд. МВТУ им. Н. Э. Баумана, 2001
- А.К. Николаев Хромовые бронзы. М., Металлургия 1983 178 с
- А.К. Николаев Металловедение меди и медных сплавов. Науч. Труды Гипроцветмедобработка, М., Металлургия, 1975, № 48, с 5760
- А.К. Николаев Цветные металлы., 1974, № 1, с 61−64
- А.К. Николаев Плавка и литье цветных металлов и сплавов. Науч. Труды Гипроцветмедобработка, М.,'Металлургия, 1971, № 35, с 9−13
- Г. Кареле Теплопроводность твердых тел. М., Наука, 1961