Razvoj kompozitov na osnovi volframa z dodatkom karbidnih nanodelcev in SiC vlaken za uporabo pri visokih toplotnih tokovih (Saša Novak, Petra Jenuš, Matej Kocen, Andreja Šestan)

Napredek v razvoju fuzijskih elektrarn je tesno povezan z razpoložljivostjo primernih materialov za strukturne dele, ki so izpostavljeni ekstremnim razmeram v reaktorski komori, tj. nevtronom, zelo visokim temperaturam oz. toplotnemu toku, termičnim šokom, eroziji itd, hkrati pa morajo zadoščati zahtevam po visoki toplotni prevodnosti, nizki aktivaciji itd. Zato načrtovalci prve demonstracijske fuzijske elektrarne DEMO veliko pozornost namenjajo izbiri ustreznih materialov in izboljšavam tistih, ki predstavljajo zaradi svojih lastnosti omejitve za optimalno delovanje reaktorja.
Za najbolj toplotno obremenjeni del fuzijskega reaktorja, divertor, kjer je predvidena visoka delovna temperatura, je bila predvidena uporaba volframa, ki pa ima dve večji pomanjkljivosti: pri nižjih temperaturah postane krhek, nad cca. 1000 °C pa zaradi rekristalizacije in pretirane rasti zrn močno pade njegova trdnost. V projektu EUROfusion zato delovna skupina »High-Heat-Flux-Materials« usmerja svoje raziskave predvsem v razvoj kompozitov na osnovi volframa. Naša skupina prvo pomanjkljivost rešuje z dodatkom dolgih SiC vlaken z volframskim jedrom. Drugo slabost volframa, drastično poslabšanje trdnosti pri visokih temperaturah, rešujemo z izboljšanjem lastnosti matrice. Pri tem je glavni cilj omejiti rast volframskih zrn v območju delovnih temperatur, ob tem, da se druge lastnosti (npr. toplotna prevodnost, žilavost, nizka aktivacija) ne smejo bistveno poslabšati.