Recubrimientos de tungsteno innovadores para una aplicación en dispositivos de fusión modernos y futuros
Autores: Keller, Tom; Litnovsky, Andrey; Mauer, Georg; Linsmeier, Christian; Guillon, Olivier
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Tungsten
Divertor
Pulverización de plasma
Recubrimientos
Porosidad
Adhesión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
El tungsteno se prevé actualmente como el material en contacto con el plasma para los divertores en plantas de energía de fusión. Para lograr un funcionamiento duradero de los divertores de los reactores de fusión actuales, se necesita una forma eficiente de mantener la funcionalidad del divertor. Se propuso un sistema capaz de recubrir in situ el divertor con tungsteno mediante pulverización de plasma a baja presión para mantener la integridad del divertor. En este trabajo, se depositó tungsteno en sustratos compuestos de fibra de carbono NB31 utilizando la tecnología de pulverización de plasma a baja presión para evaluar la viabilidad de esta técnica. Se investigaron el grosor, la porosidad, la composición, la adhesión y la microestructura de los recubrimientos mediante análisis de imágenes de microscopía electrónica de barrido y espectroscopia de energía dispersiva. Basado en los resultados iniciales, los parámetros de pulverización se mejoraron de manera iterativa en un estudio basado en campañas. Los recubrimientos mostraron propiedades mejoradas a través del ajuste del flujo de gas portador, la velocidad de escaneo y la distancia de pulverización. Al reducir el flujo de gas portador, se redujo la porosidad de los recubrimientos, resultando en recubrimientos con un 98% de densidad a granel. Ajustar el flujo de gas portador redujo significativamente la cantidad de partículas semimolidas en los recubrimientos. Una disminución tanto en la velocidad de escaneo como en la distancia de pulverización aumentó la temperatura del sustrato, lo que llevó a una mejor adhesión y porosidad.
Descripción
El tungsteno se prevé actualmente como el material en contacto con el plasma para los divertores en plantas de energía de fusión. Para lograr un funcionamiento duradero de los divertores de los reactores de fusión actuales, se necesita una forma eficiente de mantener la funcionalidad del divertor. Se propuso un sistema capaz de recubrir in situ el divertor con tungsteno mediante pulverización de plasma a baja presión para mantener la integridad del divertor. En este trabajo, se depositó tungsteno en sustratos compuestos de fibra de carbono NB31 utilizando la tecnología de pulverización de plasma a baja presión para evaluar la viabilidad de esta técnica. Se investigaron el grosor, la porosidad, la composición, la adhesión y la microestructura de los recubrimientos mediante análisis de imágenes de microscopía electrónica de barrido y espectroscopia de energía dispersiva. Basado en los resultados iniciales, los parámetros de pulverización se mejoraron de manera iterativa en un estudio basado en campañas. Los recubrimientos mostraron propiedades mejoradas a través del ajuste del flujo de gas portador, la velocidad de escaneo y la distancia de pulverización. Al reducir el flujo de gas portador, se redujo la porosidad de los recubrimientos, resultando en recubrimientos con un 98% de densidad a granel. Ajustar el flujo de gas portador redujo significativamente la cantidad de partículas semimolidas en los recubrimientos. Una disminución tanto en la velocidad de escaneo como en la distancia de pulverización aumentó la temperatura del sustrato, lo que llevó a una mejor adhesión y porosidad.