Evaluation of strength on dissimilar metal joints for ITER first wall components

ITER第一壁用異材接合継手の強度評価

西 宏; 榎枝 幹男; 廣瀬 貴規; 鶴 大悟; 谷川 尚

Nishi, Hiroshi; Enoeda, Mikio; Hirose, Takanori; Tsuru, Daigo; Tanigawa, Hisashi

ITERブランケットの第一壁は、プラズマ性能の向上と熱応力の緩和のためベリリウムアーマタイルにCuCrZr熱シンク材を接合し、さらにステンレス基板に接合される。したがって、第一壁では異材接合継手の使用が不可欠であり、プラズマからの熱応力や電磁力を受けるため接合継手の強度や熱疲労寿命の評価が必要になる。異材接合継手に外力や熱負荷が加わると接合部の接合端では材料の変形特性が異なるため、接合応力は特異となり接合継手の強度が低下する可能性がある。そのため本研究では、炉内機器で使用予定の材料組合せや継手形状について、応力特異性を評価するとともにそれらの破壊挙動を理解するために引張り試験と弾-塑性有限要素解析を行った。

The first wall of ITER blanket includes beryllium armor tiles joined to CuCrZr heat sink and stainless steel. Therefore dissimilar materials joints are indispensable for fabricating the high heat flux components. Since these joints must withstand thermal and mechanical loads caused by the plasma and electromagnetic force, it is important to evaluate the strength and thermal fatigue life of dissimilar materials joints. When the dissimilar materials joints are subjected by external force and thermal loading, the stress of the joint may indicate singularity at the interface edge. Since the stress singularity may lower the strength of joints, the singularity is evaluated numerically for the various materials combinations and joint configuration to be used in high heat flux components of fusion reactors in this investigation. Moreover, tensile test and elasto-plastic FEM analysis are performed to investigate the fracture behavior of the various joints obtained the FW mock-up.