Stabilita rozhraní pokročilých wolframových materiálů za vysokých teplot
ID projektu:GA17-23154S
Poskytovatel:Grantová agentura České republiky
Období:01.01.2017 - 31.12.2019
Hlavní řešitel:Ing. Jiří Matějíček, Ph.D.
SpoluřešiteléM. Vilémová, B. Nevrlá, T. Chráska, K. Illková, J. Veverka, J. Klečka, F. Lukáč

Cíle projektu: Wolfram je hlavním kandidátem pro použití ve fúzní jaderné elektrárně. Tento výběr je podpořen nejen vysokým bodem tání, ale také dobrým výkonem v prostředí fúzního plazmatu (např. nízká retence tritia). Mezi nevýhodné vlastnosti wolframu patří vysoká přechodová teplota, degradace mechanických vlastností za vysokých teplot a vznik těkavého WO3 za přítomnosti kyslíku. Proto se současný trend ve fúzních materiálech ubírá směrem vývoje wolframu s disperzí částic druhé fáze a wolframových slitin, které mají přinést požadované zlepšení vlastností. Pokročilé wolframové materiály budou použity na vnitřní straně první stěny tokamaku, a tudíž bude vytvořen spoj s konstrukčním materiálem. Výsledná struktura první stěny bude velmi komplikovaná a bude obsahovat rozhraní různého charakteru, např. rozhraní mezi pokročilým wolframem a konstrukčním materiálem nebo vysokou hustotu rozhraní uvnitř multifázové struktury pokročilého wolframu. Záměrem tohoto projektu je studovat stabilitu rozhraní v pokročilých wolframových materiálech za podmínek konstantního a přechodného tepelného namáhání.

Související výsledky:

Matějíček J., Mušálek R., Dlabáček Z., Klevarová V., Kocmanová L.: Processing and Properties of Tungsten-Steel Composites and FGMs Prepared by Spark Plasma Sintering. Materials 15 [24] (2022) č. článku 9037. E. [ Link ]

Ganesh V., Dorow-Gerspach D., Heuer S., Matějíček J., Vilémová M., Bram M., Coenen J.W., Wirtz M., Pintsuk G., Theisen W., Linsmeier Ch.: Manufacturing of W-steel joint using plasma sprayed graded W/steel-interlayer with current assisted diffusion bonding. Fusion Engineering and Design 172 [November] (2021) č. článku 112896. [ Link ]

Matějíček J., Antoš J., Rohan P.: W plus Cu and W plus Ni Composites and FGMs Prepared by Plasma Transferred Arc Cladding. Materials 14 [4] (2021) č. článku 789. E. [ Link ]

Matějíček J., Veverka J., Yin C., Vilémová M., Terentyev D., Wirtz M., Gago M., Dubinko A., Hadraba H.: Spark plasma sintered tungsten – mechanical properties, irradiation effects and thermal shock performance. Journal of Nuclear Materials 542 [December] (2020) č. článku 152518. [ Link ]

Heuer S., Coenen J.W., Pintsuk G., Matějíček J., Vilémová M., Linsmeier Ch.: Overview of challenges and developments in joining tungsten and steel for future fusion reactors. Physica Scripta 2020 [January] (2020) č. článku 014028. [ Link ]

Terentyev D., Vilémová M., Yin C., Veverka J., Dubinko A., Matějíček J.: Assessment of mechanical properties of SPS-produced tungsten including effect of neutron irradiation. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 89 (2020) č. článku 105207. [ Link ]

Heuer S., Matějíček J., Vilémová M., Koller M., Illková K., Veverka J., Weber T., Pintsuk G., Coenen J.W., Linsmeier Ch.: Atmospheric plasma spraying of functionally graded steel/tungsten layers for the first wall of future fusion reactors. Surface and Coatings Technology 366 [25 May 2019] (2019) 170-178. [ Link ]

Matějíček J., Mušálek R., Veverka J.: Materials and processing factors influencing stress evolution and mechanical properties of plasma sprayed coatings. Surface and Coatings Technology 371 [15 August 2019] (2019) 3-13. [ Link ]

Matějíček J., Vilémová M., Veverka J., Kubásek J., Lukáč F., Novák P., Preisler D., Stráský J., Weiss Z.: On the Structural and Chemical Homogeneity of Spark Plasma Sintered Tungsten. Metals 9 [8] (2019) č. článku 879. [ Link ]

Matějíček J., Vilémová M., Moskal D., Mušálek R., Krofta J., Janata M., Kutílek Z., Klečka J., Heuer S., Martan J., Nardozza E., Houdková Š., Dorow-Gerspach D.: The Role of Laser Texturing in Improving the Adhesion of Plasma Sprayed Tungsten Coatings. Journal of Thermal Spray Technology 28 [7] (2019) 1346-1362. [ Link ]

Čížek J., Vilémová M., Lukáč F., Koller M., Kondás J., Singh R.: Cold Sprayed Tungsten Armor for Tokamak First Wall. Coatings 9 [12] (2019) č. článku 836. [ Link ]

Vilémová M., Lukáč F., Veverka J., Illková K., Matějíček J.: Controlling the carbide formation and chromium depletion in W-Cr alloy during field assisted sintering. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 79 (2019) 217-223. [ Link ]

Čížek J., Klečka J., Vilémová M., Matějíček J., Veverka J., Mušálek R., Lukáč F., Kondás J., Zlatník R.: Armor W-Cr coatings for plasma-facing components in tokamaks by cold spray and RF-ICP. Proceedings of the International Thermal Spray Conference. 2019, s. 535-540. ISBN 9781510888005.
[International Thermal Spray Conference and Exposition: New Waves of Thermal Spray Technology for Sustainable Growth. Yokohama (JP), 26.05.2019-29.05.2019]

Yin C., Terentyev D., Pardoen T., Bakaeva A., Petrov R., Antusch S., Rieth M., Vilémová M., Matějíček J., Zhang T.: Tensile properties of baseline and advanced tungsten grades for fusion applications. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 75 [September] (2018) 153-162. [ Link ]

Heuer S., Weber T., Pintsuk G., Coenen J.W., Matějíček J., Linsmeier Ch.: Aiming at understanding thermo-mechanical loads in the first wall of DEMO: Stress–strain evolution in a Eurofer-tungsten test component featuring a functionally graded interlayer. Fusion Engineering and Design 135 [October] (2018) 141-153. [ Link ]

Tanure L., Bakaeva A., Lapeire L., Terentyev D., Vilémová M., Matějíček J., Verbeken K.: Nano-hardness, EBSD analysis and mechanical behavior of ultra-fine grain tungsten for fusion applications as plasma facing material. Surface and Coatings Technology 355 (2018) 252-258. [ Link ]
[International Conference on Surface Modification of Materials by Ion Beams. Lisbon, 09.07.2017-14.07.2017]

Klečka J., Matějíček J., Čížek J., Medřický J., Zlatník R.: Vliv výkonu hořáku a tlaku plynu na vlastnosti RF-ICP wolframových nástřiků. Vrstvy a povlaky 2018. Trenčianska Teplá: M-Press, 2018. ISBN 978-80-972133-3-6. [ Anotace ]
[Vrstvy a povlaky 2018. Rožnov pod Radhoštěm (CZ), 22.10.2018-23.10.2018]

Medřický J., Klečka J., Čížek J., Kovářík O., Matějíček J.: Měření teploty a rychlosti wolframových částic u systému s indukčně vázaným plazmatem. Vrstvy a povlaky 2018. Trenčianska Teplá: M-Press, 2018. ISBN 978-80-972133-3-6. [ Anotace ]
[Vrstvy a povlaky 2018. Rožnov pod Radhoštěm (CZ), 22.10.2018-23.10.2018]

Klečka J., Mušálek R., Vilémová M., Lukáč F.: On tungsten spraying using inductively coupled plasma system - First results. METAL 2017: 26th International Conference on Metallurgy and Materials: abstracts. Ostrava: Tanger Ltd., 2017, s. 1321-1326. ISBN 978-80-87294-73-4.
[26th International Conference on Metallurgy and Materials. Brno (CZ), 24.05.2017-26.05.2017]