134 Prakt. Met. Sonderband 41 (2009)
Für die Kühlung der Wolframplatten ist eine Helium-Jet-Kühlung vorgesehen (siehe Abb. 2). Im und
Bereich hoher thermischer Belastung (T~1200-1300°C) sollen W und W-Legierungen zum Einsatz unte
kommen. In geringer thermisch belasteten Bereichen kann auf eine oxid-dispersionsgehirtete dies
(ODS) Variante des reduziert aktivierbaren ferritisch martensitischen (RAFM) 9%Cr-Stahls Eurofer REN
zurückgegriffen werden, der Temperaturen bis 700°C zulässt. Bei Temperaturen unterhalb von ausg
550°C kann Eurofer eingesetzt werden. [1,2]
Die
HEMJ — Gekühlter modularer Divertor mit Mehrfachdüsenkühlung Gru
{Me-cooled modular divertor with multiple fet cooling) Schi
Hoch Temperatur Lötung- Wolfram-Platte mar
Fingerhutrohr aus
WW-Legierung
W/Stahl-Ubergangsstiick -
ODS EUROFER Bauteil
Abb. 2: Aufbau der Helium-Jet-Kühlung
Versuchsreaktor ITER
2 Untersuchungen von Strukturmaterialien
2.1 ODS Eurofer
Bei den am IMF I entwickelten ODS Eurofer Stihlen wurden Legierungselemente, die unter
Fusionsneutronen-Bestrahlung langlebige radioaktive Isotope bilden, durch andere Elemente
ersetzt, z.B. Nb durch Ta sowie Mo durch W. Elemente wie Ni, Cu. Al. Si oder Co sind auf geringe
Gehalte im ppm-Bereich zu begrenzen.
ODS Eurofer Bauteile könnten z.B. aus RAFM Stahl der Zusammensetzung gemäß Tabelle 1
bestehen. Diese Bauteile haben Temperaturen zwischen 600°C und 700°C standzuhalten. [3]
Tabelle 1. Zusammensetzung RAFM Stahl
Ersatz kritischer Legierungselemente z.B. Nb => Ta, Mo > W
Legierung Schmelze C Si Mn Cr V W Ta dv
Eurofer E 83699 0,12 006 042 887 019 1,10 0,14 + 0.3 oder 0,5
Besonders kritisch ist das Fügen dieser pulvermetallurgisch hergestellten (ODS) Stähle.
Diffusionsschweißen hat sich als geeignetes Verfahren erwiesen [5], jedoch lässt es sich nicht
überall im Divertorbereich einsetzen, sodass andere Verfahren auf Eignung untersucht werden
müssen. Neben Reibschweißverfahren, wurde das Elektronenstrahlschweißen als ein mögliches
Verfahren untersucht. Bleche aus ODS Eurofer wurden elektronenstrahlverschweißt und nach dem
Schweißen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften einer Wärmebehandlung unterzogen.
Neben mechanischen Tests (Zug- und Kerbschlagversuche) wurden insbesondere die Schweißnaht
VA
