3Dプリントのタングステンタイル、核融合装置での厳しい試験を耐える

3Dプリントタングステンタイルの概要

ノースカロライナ州立大学とオークリッジ国立研究所の共同研究により、サンディエゴにある核融合装置で3Dプリントされたタングステンタイルの試験が成功裏に行われました。これらのタイルは74回のプラズマショットを受け、約4分間の曝露に相当しますが、隣接するタイルから飛び散った溶融金属による影響を受けることなく、無傷で残りました。

プリンティングプロセス

タングステンは約6,192°Fの高い融点を持つため、核融合技術で好まれますが、成形が非常に難しいことで知られています。従来のレーザープリンティング方法では、温度変動によりタングステン部品が多孔質になり、ひび割れやすくなります。研究者たちは、電子ビーム粉末床融合技術を利用し、プリントプロセス全体で2,552°F以上の温度を維持することで脆さを防ぎ、より耐久性のある最終製品を実現しました。

試験と結果

印刷されたタイルは約5.35インチ x 5.63インチのサイズで、材料の切り取りにより固体のタングステンブロックよりもわずかに軽量です。これらはDIII-Dトカマクの下部ダイバータに設置されました。試験は、高い閉じ込めモード（Hモード）プラズマへの曝露を含み、これは将来の発電所で利用されることが期待されています。驚くべきことに、タイルは厳しい熱環境に耐え、核融合技術における将来の応用の可能性を示しました。

将来の考慮事項

初期の結果は有望ですが、試験中にタイルが受けた熱負荷や経年劣化に関する未解決の疑問が残っています。研究チームは、タイルの性能をさらに評価するために詳細な画像撮影と表面スキャンを行う計画です。これらのタイルの成功は、特に将来のエネルギー生産努力に向けた核融合炉設計の進展を促す可能性があります。