Plazmové navařování wolframu pro fúzní aplikace

Abstract

Tato práce se zabývá možnostmi výroby a použití funkčně gradovaného materiálu titanu a wolframu pro aplikace v komponentech vystavených plazmatu ve fúzních reaktorech. V teoretické části podává přehled o současném stavu výzkumu v oblasti jaderné fúze a fúzních zařízení. Důraz je kladen zejména na problematiku komponent a materiálů přímo vystavených plazmatu. V práci jsou dále popsány vlastnosti titanu, wolframu, a jejich slitin. Následně se práce věnuje problematice funkčně gradovaných materiálů a také technologii plasma transferred arc. V praktické části je pak popsána experimentální výroba funkčně gradovaného materiálu titanu a wolframu metodou plasma transferred arc. Celkem jsou prezentovány a popsány výsledky, kterých bylo dosaženo na pěti experimentálních vzorcích. Výsledky ukazují, že je možné vyrobit funkčně gradovaný materiál titanu a wolframu metodou plasma transferred arc. Výsledky dále naznačují vhodnost vyrobeného materiálu k dalšímu zkoumání jeho konkrétních vlastností ve vztahu k možnému využití tohoto materiálu v budoucích fúzních reaktorech.

This work explores the possibilities of manufacturing and using a functionally graded material of titanium and tungsten for applications in plasma facing components of fusion reactors. In its theoretical part, it provides an overview of the current status of nuclear fusion research and nuclear fusion devices. Emphasis is placed on the problematics of plasma facing components and especially plasma facing materials. The properties of titanium, tungsten and their alloys are discussed, as is the concept of functionally graded materials. Finally, the technology of plasma transferred arc cladding is addressed. In its practical part, this work describes the experimental manufacturing of a titanium-tungsten functionally graded material by the plasma transferred arc method. The results achieved on a total of five experimental samples are presented and discussed. The results show that a titanium-tungsten functionally graded material can be successfully manufactured by the plasma transferred arc method. Furthermore, results show that the resultant material is suitable for further research on its specific properties, with regards to the use of such material in future nuclear fusion reactors.